|
نظر به نیاز روزافزون به تراشه‌های کامپیوتری سریع‌تر و کوچک‌تر، دانشمندان درصدد
استفاده از مکانیک کوانتوم برای حل این مشکل هستند. مانع پیش‌رو، روش‌های ساخت
ادوات کوانتومی است. دانشمندان دانشگاه اوهایو روش جدیدی برای ساخت ادوات کوانتومی
ارائه کردند که شبیه فناوری ساخت تراشه‌هاست.
گروه تحقیقاتی پروفسور پاول برگر (استاد دانشگاه ایالتی اوهایو) موفق به ساخت به
نام دیود تونلی شده‌اند که به روش رسوب از فاز بخار ساخته می‌شود.
این دستگاه کوانتومی یک دیود تونلی بین باندی رزونانسی (RITD) است که می‌تواند
مقدار بسیار زیادی جریان را با ولتاژ پایین از یک مدار عبور دهد. این بدین معناست
که این دستگاه می‌تواند با توان بسیار پایین کار کند.
ساخت RITD دشوار است، زیرا دارای دوپانت (یک عنصر شیمیایی) بوده، قرار دادن آن در
بلور سیلیکون مشکل است. دلیل این دشواری این است که ترکیبات آنتیمونی یا فسفر
دوپانت بسیار بزرگ‌تر از اتم‌های سیلیکون هستند؛ بنابراین نمی‌توان آنها را درون
بلورهای سیلیکون جا داد. این مشکل دقیقاً شبیه بازی تتریس است که در آن اگر بلوک‌هایی
که از بالا به پایین می‌افتند با حفره‌ی پایین جور نباشند بلوک مورد نظر در سطح
چیدمان قرار می‌گیرد.
در گذشته برای ورود دوپانت به درون سیلیکون از سیستمی به نام اپیتکسی شعاع مولکولی
استفاده می‌کردند که در آن در حالی که ویفر سیلیکونی تک‌بلوری در حال رشد است
دوپانت به آن اضافه می‌شد. این روش بسیار گران‌قیمت و کند بود و آسیب‌های بسیاری را
به سیلیکون وارد می‌کرد؛ بنابراین برای تولید انبوه روش مناسبی نبود.
این گروه تحقیقاتی دوپانت را در حین ساخت RITD در روش رسوب از فاز بخار شیمیایی به
آن اضافه کردند. نکته‌ی کلیدی در این روش یافتن شرایط کاری مناسب برای جلوگیری از
تجمع دوپانت در سطح سیلیکون است. هیدروژن کلید اصلی رفع این مشکل است، به طوری که
با چسبیدن به سطح سیلیکون مانع از تجمع دوپانت می‌گردد؛ بنابراین دیگر نیازی به
حرارت دادن تراشه تا دمای ۳۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد نیست (چیزی که هنگام استفاده از
اپیتکسی شعاع مولکولی رخ می‌دهد) و می‌توان با هزینه‌ای اندک و ایجاد کمترین آسیب
به بلور، سیلیکون حاوی دوپانت را ساخت.
دلیل استفاده از دیود تونلی برای نامگذاری این دستگاه بهره‌گیری از یک خاصیت مکانیک
کوانتومی به نام تونلینگ است که در آن الکترون‌ها قادرند از یک سد بسیار کوچک تونل
بزنند و عبور کنند.
این پروژه می‌تواند منجر به ساخت تراشه‌های کامپیوتر سریع و کم‌مصرف، دوربین‌های
امنیتی مداربسته با کیفیت بالا و دوربین‌های دارای قابلیت ضبط تصویر در هواهای
نامناسب شود.
|
