مدارهای مجتمع که در همه جا از قهوه‌ساز گرفته تا رایانه وجود دارند و از سیلیکون بلوری بی‌نقص الگودهی می‌شوند، کاملاً نازک هستند، ولی پژوهشگران کرنل فکر می‌کنند که بتوانند مرزهای لایه نازک را به حد یک اتم هم برسانند.
مدارهای قوی و ابرنازک مبتنی بر گرافن
|
مدارهای مجتمع که در همه جا از قهوه‌ساز گرفته تا رایانه وجود دارند و از سیلیکون بلوری بی‌نقص الگودهی می‌شوند، کاملاً نازک هستند، ولی پژوهشگران کرنل فکر می‌کنند که بتوانند مرزهای لایه نازک را به حد یک اتم هم برسانند.
ماده انتخابی آنها گرافن، ورقه‌ای با ضخامت تک اتمی از اتم‌های کربن تکرار شونده، و نیترید بور شش گوشی، ورقه نازکی از اتم‌های نیتروژن و بور تکرار شونده، است. این پژوهشگران به رهبری جی وونگ پارک، استادیار شیمی و زیست‌شناسی شیمیایی، راهی برای الگودهی لایه‌های تک اتمی گرافن و نیترید بور، بدون استفاده از زیرلایه سیلیکونی ابداع کرده‌اند.
نمایش طرحواره‌ای از لایه‌های نازک تک اتمی با نواحی الگودهی شده از گرافن رسانا (خاکستری) و نیترید بور عایق (آبی- ارغوانی). این تکنیک، که آن را رشد مجدد الگودهی‌شده می‌نامند، می‌تواند منجر به مدارهای نازک اتمی بدون زیرلایه شود. با این ضخامت بسیار نازک، آنها می‌توانند در هوا و آب شناور بمانند، ولی با استحکام کششی و عملکرد الکتریکی بالا.
پارک گفت: «ما می‌دانیم که چطور گرافن و نیترید بور را در فیلم‌هایی با ضخامت تک اتم رشد دهیم. ولی آیا می‌توانیم آنها را در کنار هم قرار دهیم؟ و هنگامی که شما آنها را در کنار هم می‌گذارید چه اتفاقی در پیوندگاه آنها می‌افتد؟» فرآیند رشد مجدد الگودهی‌شده، که از همان تکینک فوتولیتوگرافی مرسوم در فرآوری ویفر سیلیکونی استفاده می‌کند، به گرافن و نیترید بور اجازه می‌دهد که در شکل فیلم‌های صاف و کاملا تخت رشد یابند و هنگامی که با ماده نیمه‌رسانای نهایی ترکیب شوند منجر به اولین مدار مجتمع نازک اتمی گردند.
پارک گفت که رشد مجدد الگودهی‌شده اندکی شبیه به فرآیند شابلون‌کاری (استنسیل) است. او و همکارانش ابتدا گرافن را روی مس رشد داده و از فوتولیتوگرافی برای برداشتن نواحی گزینشی از گرافن، که به الگوی مطلوب بستگی دارد، استفاده کردند. آنها چنین نواحی خالی شده‌ای را با نیترید بور پر کردند. نیترید بور عایق است و روی مس رشد کرده و نواحی خالی را بخوبی پر می‌کند.
این گروه پژوهشی که شامل دیوید مولر، استاد فیزیک مهندسی و کاربردی است مشغول کار برای ساخت ماده‌ای است که به بهترین وجهی با لایه نازک گرافن- نیترید بور کار کند تا بتواند لایه نیمه‌رسانای نهایی را در جهت تبدیل فیلم‌های مذکور به مدارهای واقعی بسازد.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند. |
