ایجاد افزاره گرافنی جدید توسط سامسونگ

ساختار ترانزیستوری جدید با استفاده از ماده معجزه آسای گرافن ابداع شده که توانایی‌های ترانزیستورهای آینده را افزایش می‌دهد.

محققان موسسه فناوری پیشرفته سامسونگ که هسته انکوباتور سامسونگ است، با استفاده از گرافن ساختار ترانزیستوری جدیدی ابداع کرده‌اند. این پژوهش به منظور بهبود عملکرد ترانزیستورها است و می‌تواند به رفع محدودیت‌های رایج سیلیکون کمک کند.

در حال حاضر، افزاره‌های نیمه‌هادی دارای میلیون‌ها ترانزیستور سیلیکونی هستند. برای افزایش عملکرد این افزاره‌های باید یا اندازه ترانزیستورهای منفرد را کوچک‌تر کرد تا مسیر حرکت الکترون کوتاه‌تر گردد و یا باید از موادی استفاده نمود که تحرک الکترون در آن بیشتر باشد تا الکترون بتواند با سرعت بیشتری حرکت کند.

در ۴۰ سال گذشته این صنعت برای افزایش سرعت به سمت کوچک کردن اندازه حرکت کرده است. اما کارشناسان معتقدند اکنون ما در مرزهای کاهش اندازه قرار داریم. از آنجا که تحرک الکترون در گرافن حدود ۲۰۰ برابر مقدار آن در سیلیکون است، این ماده می‌تواند به عنوان جایگزینی بالقوه برای سیلیکون در نظر گرفته شود.

البته یک ویژگی گرافن اینست که بر خلاف مواد نیمه‌هادی رایج، جریان در آن نمی‌تواند قطع شود زیرا گرافن یک نیمه‌فلز است. این خاصیت یک امر کلیدی در واقعی‌سازی ترانزیستورهای گرافنی است. هر دو حالت وصل و قطع برای ایجاد علامت‌های ۱ و ۰ در ترانزیستور مورد نیاز است.

در پژوهش‌ها و راه‌حل‌هایی که در گذشته ارائه می‌شد، بیشتر تلاش می‌شد تا گرافن را به یک نیمه‌هادی تبدیل نماید اما این امر موجب کاهش تحرک الکترون در گرافن شده و در نتیجه امکان‌پذیری ساخت ترانزیستور از گرافن با تردید روبرو می‌گشت. با مهندسی دوباره اصول اولیه عملکرد سوئیچ‌های دیجیتال، محققان موسسه پیشرفته فناوری سامسونگ افزاره‌ای را ابداع کرده‌اند که بدون کاهش تحرک در گرافن می‌تواند جریان را در آن قطع نماید. با کنترل بلندی مانع شوتکی گرافنی- سیلیکونی تولیدشده، می‌توان جریان را به حالت وصل یا قطع درآورد.

این افزاره جدید به دلیل وجود قابلیت کنترل‌گری با مانع، به نام Barristor نامیده شد. به علاوه جهت حرکت این پژوهش به سمت کاربردهای افزاره‌های منطقی، دروازه منطقی پایه (معکوس‌کننده) و مدارهای منطقی (نیمه افزاینده) ساخته شده و عملیات ابتدایی (افزایشگر) اثبات شده است.

موسسه پیشرفته فناوری سامسونگ ۹ اختراع به ثبت رسیده اصلی در ارتباط با ساختار و روش عملکرد Graphene Barristor را در اختیار دارد. همانگونه که در این پژوهش نشان داده شده است، این موسسه مشکلات تحقیق در مورد افزاره‌های گرافنی را حل کرده و باب جدیدی در زمینه جهت‌گیری‌های جدید در مطالعات آینده باز نموده است. این پیشرفت‌ها برای نگه داشتن موسسه پیشرفته فناوری سامسونگ به عنوان پیشرو در صنایع مرتبط با گرافن، ادامه خواهد یافت. این محققان جزئیات نتایج طرح تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.