ترانزیستور مغناطیسی با سوئیچینگ ۱۰ برابر قویتر رونمایی شد
پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به توسعه نوع جدیدی از ترانزیستور مغناطیسی شدهاند که میتواند مسیر را برای ساخت نسل آینده الکترونیکهای کوچکتر، سریعتر و کارآمدتر هموار کند.
به گزارش interesting engineering، در این طرح مهندسان MIT به جای استفاده از سیلیکون از نیمهرسانای مغناطیسی بهره گرفتهاند و موفق شدهاند افزون بر امکان سوئیچ جریان، قابلیت ذخیره اطلاعات را نیز در این قطعه بگنجانند.
ترانزیستورها اساس تمام تجهیزات الکترونیکی مدرن محسوب میشوند. این قطعات که معمولاً از سیلیکون ساخته میشوند، وظیفه کنترل جریان الکتریکی یا تقویت سیگنالهای ضعیف را بر عهده دارند. اما سیلیکون یک محدودیت فیزیکی ذاتی دارد: نمیتواند زیر ولتاژ مشخصی عمل کند و همین مسئله مانعی برای افزایش بیشتر بازدهی محسوب میشود.
برای عبور از این محدودیت سالهاست که دانشمندان به سراغ فناوری اسپینترونیک رفتهاند؛ رویکردی که علاوه بر بار الکتریکی، از اسپین الکترون نیز استفاده میکند. با این حال، بیشتر مواد مغناطیسی فاقد ویژگیهای الکترونیکی لازم برای رقابت با سیلیکون هستند.
لوچیائو لیو، استاد مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT در اینباره گفت: ما در این کار، مغناطیس و فیزیک نیمهرسانا را ترکیب کردهایم تا دستگاههای اسپینترونیکی کاربردی بسازیم.
استفاده از ماده دوبعدی جدید
گروه تحقیقاتی MIT به سراغ برومید کروم-سولفور رفتند؛ مادهای دوبعدی که نقش نیمهرسانای مغناطیسی را ایفا میکند. ساختار این ماده به پژوهشگران امکان میدهد بین دو حالت مغناطیسی با دقت بالا سوئیچ کنند. این تغییر حالت موجب تغییر رفتار الکترونیکی ماده و امکان عملکرد با انرژی پایین میشود. نکته مهم آن است که بر خلاف بسیاری از مواد دوبعدی این ترکیب در معرض هوا نیز پایدار باقی میماند.
چانگ-تائو چو، دانشجوی دکتری و نویسنده همکار این مقاله گفت: یکی از بزرگترین چالشهای ما یافتن ماده مناسب بود. بسیاری از مواد دیگر را امتحان کردیم، اما نتیجهبخش نبود.
فرآیند ساخت تمیز و کارآمد
برای ساخت این ترانزیستور مهندسان ابتدا الکترودهایی را روی بستر سیلیکونی الگودهی کردند و سپس لایه نازک ماده مغناطیسی را روی آن قرار دادند. به جای استفاده از حلالها یا چسب، آنها لایه را با نوار برداشتند و مستقیماً انتقال دادند. این فرآیند باعث شد سطح دستگاه کاملاً تمیز بماند و عملکرد آن به شکل قابل توجهی افزایش یابد.
در حالیکه اغلب ترانزیستورهای مغناطیسی تنها قادرند جریان را چند درصد تغییر دهند، دستگاه MIT موفق شد تغییر جریان را تا ۱۰ برابر افزایش دهد. این سوئیچینگ قویتر به معنای سرعت بالاتر و خوانش مطمئنتر اطلاعات است.
در مراحل نخست پژوهشگران حالت مغناطیسی را با میدان مغناطیسی خارجی تغییر دادند که انرژی مصرفی آن بسیار کمتر از ترانزیستورهای سیلیکونی متداول بود. آنها همچنین نشان دادند که میتوان تنها با جریانهای الکتریکی این تغییر حالت را ایجاد کرد؛ گامی اساسی برای کاربرد عملی در صنعت نیمهرسانا.
منطق همراه با حافظه
ویژگی منحصربهفرد این ترانزیستور در آن است که علاوه بر عملکرد معمولی میتواند اطلاعات را نیز ذخیره کند. در سیستمهای متداول، حافظه مغناطیسی و ترانزیستورها جدا از یکدیگر ساخته میشوند، اما طراحی جدید MIT این دو را در یک قطعه ادغام کرده است.
لوچیائو لیو توضیح داد: اکنون ترانزیستورها نهتنها روشن و خاموش میشوند، بلکه قابلیت به خاطر سپردن اطلاعات را هم دارند. از آنجا که میتوانیم با قدرت بیشتری سوئیچ کنیم، سیگنال بسیار قویتر است و امکان خواندن اطلاعات سریعتر و با اطمینان بیشتر فراهم میشود.
چو نیز تأکید کرد: انسانها هزاران سال است که آهنربا را میشناسند، اما راههای محدودی برای استفاده از مغناطیس در الکترونیک وجود داشته است. ما اکنون یک شیوه جدید برای بهرهگیری کارآمد از مغناطیس نشان دادهایم که میتواند افقهای تازهای در کاربردهای آینده و تحقیقات علمی بگشاید.
انتهای پیام/
