MIT از ترانزیستورهای ۳ بعدی به‌عنوان جایگزینی برای فناوری سیلیکون رونمایی کرد

محققان MIT موفق به ساخت نسل جدیدی از ترانزیستورهای ۳ بعدی شده‌اند که می‌توانند نسبت به ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون فعلی از نظر مصرف انرژی کارآمدتر و قدرتمندتر باشند. این ترانزیستورها با استفاده از مواد نیمه‌هادی فوق نازک طراحی شده‌اند.

«یانجی شائو»، فوق دکتری از MIT و نویسنده اصلی مقاله، در این باره می‌گوید که «این یک فناوری با پتانسیل جایگزینی سیلیکون است، بنابراین می‌توانید از آن با تمام عملکردهایی که در حال حاضر سیلیکون دارد، اما با بهره‌وری انرژی بسیار بهتر استفاده کنید.»

این ترانزیستورها می‌توانند جایگزین بالقوه برای فناوری سیلیکون باشند

در این فناوری جدید، ترانزیستورها می‌توانند برای دستیابی به عملکرد بالا در ولتاژ پایین در یک ناحیه نانومقیاس، مکانیک کوانتومی را مهار کنند. همچنین اندازه کوچک این ترانزیستورها راه را برای عصر جدیدی از الکترونیک فوق متراکم، با کارایی بالا و کم‌مصرف هموار می‌کند.

ترانزیستورهای سیلیکونی به‌عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی عمل می‌کنند. یک اعمال ولتاژ ساده باعث تغییر حالت چشمگیر در ترانزیستور، از خاموش به روشن می‌شود. این حالت روشن/خاموش نشان‌دهنده ارقام باینری است که محاسبات را ممکن می‌سازد.

بازده یک ترانزیستور به شیب سوئیچینگ آن مرتبط است. شیب تندتر به طور مستقیم با مصرف انرژی کمتر ارتباط دارد. این بدان معنی است که ترانزیستور را می‌توان به‌سرعت روشن و خاموش کرد که در نتیجه باعث می‌شود به زمان کمتر و در نتیجه انرژی کمتری نیاز داشته باشد.

بااین‌حال، یک محدودیت اساسی به نام بولتزمن، حداقل ولتاژ موردنیاز برای عملکرد ترانزیستور در دمای اتاق را تحمیل می‌کند. این حد عموماً در ترانزیستورهای سیلیکونی یافت می‌شود. برای غلبه بر این محدودیت، ترانزیستورهای جدید ساخته شده توسط MIT از مواد نیمه‌هادی فوق نازک و مکانیک کوانتومی برای دستیابی به عملکرد بالا در ولتاژ پایین استفاده می‌کنند.

محققان از مواد نیمه‌هادی گالیم آنتی مونید و آرسنید ایندیم برای این کار استفاده کردند. همچنین محققان اصول تونل‌زنی کوانتومی را در معماری دستگاه خود گنجانده‌اند. در این پدیده، الکترون‌ها می‌توانند به موانع بالقوه نفوذ کنند.