رکوردشکنی بزرگ در ۶ G و ارتباطات تراهرتزی با ترانزیستور سیلیکون گرافن

دانشمندان چینی موفق به توسعه یک فناوری جدید در حوزه ترانزیستور‌های فرکانس بالا شده‌اند که می‌تواند مسیر توسعه نسل آینده تجهیزات الکترونیکی، سامانه‌های ارتباطی ۶ G و فناوری‌های حسگری فوق‌سریع را هموار کند.

به گزارش بریکس تی وی، پژوهشگران موسسه تحقیقات فلزات آکادمی علوم چین (IMR CAS) با همکاری چند مرکز تحقیقاتی دیگر نخستین ترانزیستور سدّی عمودی سیلیکون گرافن ژرمانیوم جهان را طراحی و تولید کرده‌اند؛ تراشه‌ای که توانسته رکورد‌های جدیدی در بهره جریان و فرکانس قطع به ثبت برساند.

این دستاورد می‌تواند زمینه‌ساز توسعه نسل جدیدی از ترانزیستور‌ها باشد که قادر به فعالیت در محدوده تراهرتز (THz) هستند. محدوده‌ای که برای ارتباطات آینده ۶ G، حسگر‌های فوق‌سریع و پردازش سیگنال‌های با سرعت بالا اهمیت زیادی دارد.

با گسترش شبکه‌های ۵ G و افزایش تحقیقات برای توسعه ۶ G نیاز به ترانزیستور‌هایی که بتوانند در فرکانس‌های بالاتر از یک تراهرتز فعالیت کنند افزایش یافته است. چنین فناوری‌هایی نقش کلیدی در توسعه اینترنت اشیا (IoT)، حسگر‌های هوشمند و سامانه‌های ارتباطی پرسرعت خواهند داشت.

در سال‌های اخیر ترانزیستور‌های عمودی مبتنی بر مواد دوبعدی مانند گرافن به‌عنوان یکی از گزینه‌های امیدوارکننده برای دستیابی به عملکرد‌های فرکانسی بالا مطرح شده‌اند. تیم تحقیقاتی چینی با ارائه یک معماری جدید توانسته عملکرد این نوع ترانزیستور‌ها را به شکل قابل توجهی ارتقا دهد.

پژوهشگران با استفاده از روش رسوب‌دهی شیمیایی بخار (CVD) یک لایه گرافن تک‌بلوری را روی بستر ژرمانیوم رشد دادند و سپس یک لایه نازک سیلیکونی تک‌بلوری را با دقت روی آن قرار دادند. نتیجه این فرآیند ایجاد یک ساختار عمودی ناهمگن سیلیکون گرافن ژرمانیوم بود.

این طراحی از ویژگی‌های خاص رابط‌های میان گرافن و سیلیکون و همچنین گرافن و ژرمانیوم شامل سد‌های شاتکی نامتقارن و اثر خازنی کوانتومی گرافن برای کنترل بهتر عملکرد الکتریکی ترانزیستور استفاده می‌کند.

بر اساس نتایج آزمایش‌ها این ساختار باعث ایجاد تغییرات بسیار بزرگ‌تر جریان در بخش ژرمانیومی نسبت به بخش سیلیکونی شد و توانست بهره جریان کلکتور مشترک را به مقدار بی‌سابقه ۱.۸ × ۱۰⁷ برساند؛ رقمی که بالاترین مقدار گزارش‌شده تاکنون برای هر نوع ترانزیستور محسوب می‌شود.

همچنین آزمایش‌های فرکانس رادیویی (RF) نشان داد این ترانزیستور به فرکانس قطع ذاتی ۱۳۲ گیگاهرتز دست یافته است عملکردی که از تمام ترانزیستور‌های عمودی مبتنی بر گرافن گزارش‌شده پیشی می‌گیرد.

دانشمندان اعلام کرده‌اند این فناوری می‌تواند پایه‌ای برای کاربرد عملی ترانزیستور‌های سدّی در ارتباطات رادیویی و تراهرتزی باشد و مسیر‌های جدیدی برای توسعه سامانه‌های اینترنت اشیا، حسگر‌های نسل آینده ۶ G و پردازش فوق‌سریع سیگنال‌ها ایجاد کند.

انتهای پیام/