ترانزیستورهای جدید جایگزین دیگری برای سیلیکون

به گزارش سرویس دانش و فناوری برنا، پژوهشگرانی از آزمایشگاه ساختارها و الکترونیک نانومقیاس EPFL نشان داده‌اند که این ماده دارای امتیازات بارزی نسبت به سیلیکون سنتی یا گرافن در کاربردهای الکترونیکی است. 

آندراس کیس، استاد تمام EPFL، می‌گوید: «مولیبدنیت دارای یک پتانسیل واقعی در ساخت ترانزیستورهای بسیار کوچک، دیودهای نورگسیل (LED)، و پیل‌های خورشیدی است».

او مزایای مربوط به این ماده را با 2 ماده دیگر مقایسه می‌کند: سیلکون، که در حال حاضر عمده‌ترین عنصر در تراشه‌های الکترونیکی و رایانه‌ای است و گرافن. یکی از مزایای مولیبدنیت این است که کم‌حجم‌تر از سیلکون، که یک ماده سه بعدی است، می‌باشد.

کیس توضیح می‌دهد: «سهولت حرکت الکترون‌ها در یک صفحه MoS2 با ضخامت 65/0 نانومتر، مانند سهولت حرکت الکترون‌ها در یک صفحه سیلیکون به ضخامت 2 نانومتر است. ولی در حال حاضر امکان ساخت صفحه سیلیکونی به نازکی یک صفحه تک‌لایه MoS2 وجود ندارد.» یکی دیگر از مزایای مولیبدنیت این است که می‌تواند در ساخت ترانزیستورهایی استفاده شود که مصرف انرژی آن ها حدود 100000 برابر کمتر از ترانزیستورهای متداول سیلیکونی است. یک نیمه‌رسانا دارای «گپ» باید برای روشن/خاموش کردن ترانزیستور استفاده شود و گپ 8/1 الکترون ولتی مولیبدنیت برای این کار ایده‌آل است.

در فیزیک حالت جامد، از نظریه باند برای نشان دادن انرژی الکترون‌ها در یک ماده مشخص استفاده می‌شود. در نیمه‌رساناها، فضاهای خالی از الکترون در بین این باندها وجود دارد که به «گپ‌های باند» معروف هستند. اگر گپ خیلی بزرگ یا کوچک نباشد بعضی از الکترون‌ها می‌توانند از این گپ عبور کنند. بنابراین، این گپ می‌تواند کنترل زیادی روی رفتار الکترونیکی ماده داشته باشد و بسادگی روشن/خاموش گردد.

همچنین وجود چنین گپ در مولیبدنیت باعث می‌شود که نسبت به گرافن ارجحیت داشته باشد. امروزه برای بسیاری از دانشمندان معلوم شده است که گرافن، که یک ماده الکترونیکی پرآتیه است، یک «شبه فلز» می‌باشد و فاقد گپ است و ایجاد مصنوعی گپ در این ماده بسیار سخت است.

این پژوهشگران جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ Nature Nanotechnology منتشر كرده‌اند.