Araştırmacılar Nanotüpü Küçük Transistöre Dönüştürmek İçin Elektron Mikroskobu Kullanıyor

Uluslararası bir araştırma ekibi, insan saçının genişliğinden 25.000 kat daha küçük bir transistör oluşturmak için elektron mikroskobuna yerleştirilmiş benzersiz bir araç kullandı.

Science dergisinde yayınlanan araştırma, beş yıl önce başlayan proje üzerinde çalışan Japonya, Çin, Rusya ve Avustralya'dan araştırmacıları içeriyor.

Araştırma projesini yöneten QUT Malzeme Bilimi Merkezi eş direktörü Profesör Dmitri Golberg, küçük transistörlerin, gelecek nesil gelişmiş bilgi işlem cihazlarının gelişimine yol açabilecek "çok ilginç bir temel keşif" olduğunu söyledi.

Profesör Golberg, "Bu çalışmada, bireysel bir karbon nanotüpün elektronik özelliklerini kontrol etmenin mümkün olduğunu gösterdik" dedi.

Araştırmacılar, küçük transistörü, aynı anda bir kuvvet ve düşük voltaj uygulayarak, birkaç katmandan oluşan bir karbon nanotüpü, dış tüp kabukları ayrılana kadar ısıtarak ve sadece tek katmanlı bir nanotüp bırakarak yarattılar.

Isı ve gerilim daha sonra nanotüpün "chilaritesini" değiştirdi, yani karbon atomlarının nanotüp duvarının tek atomlu katmanını oluşturmak için bir araya geldiği model yeniden düzenlendi.

Karbon atomlarını birbirine bağlayan yeni yapının sonucu, nanotüpün bir transistöre dönüştürülmesiydi.

Profesör Golberg'in Moskova'daki Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden ekip üyeleri, transistörde gözlenen atomik yapı özelliklerindeki değişiklikleri açıklayan bir teori oluşturdu.

Japonya'daki Uluslararası Materyal Nanoarchitectonics Merkezi'nden baş yazar Dr. Dai-Ming Tang, araştırmadaki nanotüpün moleküler özelliklerinin, fabrikasyon nano ölçekli elektrikli cihazlarda kullanılma yeteneğini gösterdiğini söyledi.

Dr. Tang proje üzerinde çalışmaya beş yıl önce Profesör Golberg'in bu merkezdeki araştırma grubunu yönetmesiyle başladı.

Dr. Tang, "Yarı iletken karbon nanotüpler, silikon ötesi mikroişlemciler oluşturmak için enerji verimli nanotransistörler üretmek için umut verici" dedi.

"Ancak, atomik geometriyi ve elektronik yapıyı benzersiz bir şekilde belirleyen bireysel karbon nanotüplerin kiralitesini kontrol etmek büyük bir zorluk olmaya devam ediyor.”

"Bu çalışmada, bir metalik nanotüp segmentinin yerel kiralitesini ısıtma ve mekanik zorlama ile değiştirerek karbon nanotüp molekül içi transistörler tasarladık ve ürettik."

Profesör Golberg, küçük transistörü yaratmadaki bu araştırmanın, silikon ötesi mikro işlemciler inşa etmeye yönelik umut verici bir adım olduğunu söyledi.

Elektronik sinyalleri değiştirmek ve yükseltmek için kullanılan transistörlere genellikle bilgisayarlar dahil tüm elektronik cihazların "yapı taşları" denir. Örneğin Apple, gelecekteki iPhone'lara güç sağlayan çipin 15 milyar transistör içerdiğini söylüyor.

Bilgisayar endüstrisi, onlarca yıldır daha küçük ve daha kaliteli transistörler geliştirmeye odaklandı, ancak silikonun sınırlamaları ile karşı karşıya.

Son yıllarda araştırmacılar, milyonlarca tanesi bir kalemin ucuna sığabilecek kadar küçük olan nanotransistörlerin geliştirilmesinde önemli adımlar attılar.

Profesör Golberg, "Transistörlerin nanometre ölçeğine kadar minyatürleştirilmesi, modern yarı iletken endüstrisi ve nanoteknoloji için büyük bir zorluktur" diyor.

Mevcut keşif, küçük transistörlerin seri üretimi için pratik olmasa da yeni bir üretim ilkesi gösteriyor ve istenen özelliklere sahip en küçük transistörleri elde etmek için nanotüplerin termomekanik işlemlerini kullanma konusunda yeni bir ufuk açıyor.