گروهی از محققان دانشگاه وندربیلت توانسته‌اند تنها با استفاده از فیلم‌های نازک نانوالماسی تمام قطعات مورد نیاز برای ساخت ابزارهای میکروالکترونیکی را تولید کنند. ابزارهای تولید شده با این قطعات در مقابل‌های آسیب‌های ناشی از تشعشع مقاوم بوده و می‌توانند در دماهای بسیار بالاتری نسبت به قطعات سیلیکونی کار کنند.
طراحی مدارهای نانوالماسی برای شرایط دشوار
گروهی از محققان دانشگاه وندربیلت توانسته‌اند تنها با استفاده از فیلم‌های
نازک نانوالماسی تمام قطعات مورد نیاز برای ساخت ابزارهای میکروالکترونیکی
را تولید کنند. آنها نسخه الماسی ترانزیستورها و اخیراً، گیت‌های منطقی را
که یکی از عناصر مهم در رایانه‌ها به‌شمار می‌رود، تولید کرده‌اند.
جیمی دیویدسون، استاد مهندسی برق می‌گوید: «ابزارهای مبتنی بر الماس می‌توانند
نسبت به ابزارهای سیلیکونی سریع‌تر کار کرده و انرژی کمتری مصرف نمایند.
الماس خنثی‌ترین ماده شناخته شده است، بنابراین ابزارهای تولید شده با آن
در مقابل‌های آسیب‌های ناشی از تشعشع مقاوم بوده و می‌توانند در دماهای
بسیار بالاتری نسبت به قطعات سیلیکونی کار کنند».
دیویدسون تأکید می‌کند که با وجودی که طراحی آنها بر فیلم‌های نانوالماسی مبتنی است،
هزینه تولید آنها بالا نیست. این ابزارها چنان کوچک هستند که می‌توان با استفاده از
یک قیراط الماس، یک میلیارد از آنها را تولید کرد. آنها از هیدروژن و متان و با
استفاده از فرایند رسوب‌دهی شیمیایی بخار تولید می‌شوند. قیمت نوع رسوب‌داده شده
الماس یک هزارم قیمت الماس جواهری است؛ به‌همین دلیل هزینه تولید این روکش‌ها کم
بوده و شرکت‌ها از آن برای روکش‌دهی ابزارهای صنعتی، ظروف آشپزی و محصولات دیگر
بهره می‌برند. در نتیجه هزینه تولید ابزارهای نانوالماسی قابل رقابت با هزینه تولید
قطعات سیلیکونی خواهد بود.
ترکیبی از قدیم و جدید
مدارهای نانوالماسی ترکیبی از لوله‌های قدیمی خلأ و قطعات میکروالکترونیکی حالت
جامد پیشرفته هستند و ویژگی‌های خوب هر دو فناوری را کنار هم دارند. ابزارهای
نانوالماسی از یک فیلم نازک نانوالماس تشکیل می‌شوند که روی لایه‌ای از اکسید
سیلیکون روکش داده شده‌اند. در این مدارها الکترون‌ها به‌جای اینکه همانند مدارهای
معمول درون ماده جامد جریان داشته باشند، در فضای خلأ میان قطعات نانوالماسی حرکت
می‌کنند (شبیه لوله‌های خلأ). در نتیجه باید درون یک محفظه خلأ قرار بگیرند.
دیویدسون می‌گوید: «دلیل گرم شدن لپ‌تاپ شما موقع کار کردن این است که الکترون‌های
پمپ شده توسط ترانزیستورها به اتم‌های ماده نیمه‌رسانا برخورد کرده و موجب گرم شدن
آنها می‌شوند. چون در این ابزارهای جدید الکترون‌ها در خلأ جابه‌جا می‌شوند، در
نتیجه گرمای بسیار کمتری تولید می‌شود».
بهره انتقال الکترون نیز در این ابزارها بسیار بالاست. الماس یکی از بهترین
نشرکننده‌های الکترون به‌شمار می‌رود و به انرژی بسیار کمی برای نشر الکترون نیاز
دارد. در نتیجه ابزارهای مبتنی بر الماس می‌توانند مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به
ابزارهای سیلیکونی داشته باشند. از سوی دیگر چون الکترون ها در خلأ حرکت می‌کنند،
ذرات با انرژی بالا نمی‌توانند اختلال جدی در عملکرد این قطعات ایجاد نمایند.
مقاومت دمایی الماس نیز بسیار بالاست و در نتیجه دماهای بسیار بالا نیز مشکلی در
عملکرد آنها ایجاد نمی‌کند.
جزئیات این تحقیق در مجله Electronics Letters منتشر شده است.
