22 فبراير 2017

تقنيات جديدة قد تفتح عصر أجهزة أشباه الموصلات ذات المستوى الذري

oracle_sun_sparc_chip_1

الباحثون لدى جامعة ولاية كارولينا الشمالية طوروا تقنيات جديدة لتكوين أشباه موصلات thin films وهي عبارة عن طبقة من المواد تتراوح ما بين كسور من النانومتر (أحادي الطبقة) إلى عدة ميكرومتر في السماكة. أجهزة أشباه الموصلات الإلكترونية والطلاءات البصرية هي التطبيقات الرئيسية المستفيدة من بناء الأغشية الرقيقة هذه عند المستوى الذري- مما يعني أن films بسماكة ذرة واحدة فقط. يمكن أن تُستخدم هذه التقنية لتكوين تلك films على نطاق واسع، وهي كافية لـ Wafer التي تكون بعرض 2 إنش أو أكبر. وتصنيع Wafer يحتاج الى عدة عمليات متكررة لإنتاج الدوائر الكهربائية او الضوئية.

قال الدكتور لينيو تساو، مساعد البروفسور لعلم المواد والهندسة عند ولاية شمال كارولينا.”هذا يمكن أن يُستخدم لتوسيع نطاق تقنيات أشباه الموصلات الحالية وصولا إلى المستوى الذري، أشعة الليزر، الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)، رقاقات حاسوب، أي شيء. لقد تحدث الناس عن هذا المبدأ لمدة طويلة، لكنه لم يكن ممكنا. مع هذا الاكتشاف، أعتقد بأنه ممكن”. الباحثون عملوا مع مادة كبريت الموليبدينيوم (MoS2)، ​​وهي مادة شبه موصلة وغير مكلفة مع الخصائص الإلكترونية والبصرية مماثلة لمواد تستخدم بالفعل في صناعة أشباه الموصلات. مع هذا، MoS2 مختلفة عن مواد أشباه الموصلات الأخرى لأنها يمكن أن “تنمو” في طبقات بسماكة ذرة واحدة فقط دون المساس بخصائصها.

Linyou-Cao-MoS2-image-300

في التقنية الجديدة يضع الباحثون الكبريت وبودرة كلوريد الموليبدينوم في الفرن ويرفعون درجات الحرارة تدريجيا إلى 850 حرارة مئوية، مما يجعل البودرة تتبخر. المادتين تتفاعلا عند درجات حرارة عالية لتشكل MoS2. في حين لاتزال تحت درجات حرارة عالية، فإن البخار بعدها يُودع في طبقة رقيقة على المادة المتأثرة.قال السيد تساو “إن مفتاح نجاحنا هو تطوير آلية نمو جديدة، وهي نمو محدود ذاتيا”. يمكن للباحثين أن يتحكموا بدقة في سماكة طبقة MoS2 عن طريق الضغط الجزئي وضغط البخار في الفرن. الضغط الجزئي هو ميل الذرات أو الجزيئات العالقة في الهواء لتتكثف إلى مادة صلبة وتصبح سوية على المادة المتأثرة. ضغط البخار هو ميل الذرات الصلبة أو الجزيئات على المادة المتأثرة للتبخر والارتفاع في الهواء.

لتكوين طبقة واحدة من MoS2 على المادة المتأثرة، فإنه ينبغي للضغط الجزئي أن يكون أعلى من ضغط البخار. كلما ارتفع الضغط الجزئي كلما ستسوى طبقات أكثر من MoS2 للقاع. إذا كان الضغط الجزئي أعلى من ضغط البخار للطبقة الواحدة من الذرات على المادة المتأثرة لكن ليس أعلى من ضغط البخار لطبقتين فإن التوازن بين الضغط الجزئي وضغط البخار يمكن أن يضمن أن نمو thin-film يتوقف تلقائيا بمجرد أن تتشكل طبقة أحادية. يسمي الدكتور تساو هذه العملية بالنمو المحدود ذاتيا ويبدو انها فعليا ممكنة.يتم التحكم بالضغط الجزئي بوساطة تعديل كمبية كولوريد الموليبيدينيوم في الفرن- كلما زاد الموليبيدينيوم في الفرن كلما ارتفع الضغط الجزئي.أضاف الدكتور تساو” باستخدام هذه التقنية يمكننا أن نشكل thin-film ذات طبقة أحادية MoS2 في نطاق الرقاقة بسماكة ذرة واحدة كل مرة. يمكننا أن ننتج طبقات بسماكة ذرتين، ثلاث أو أربع”.

يا ترى هل سوف يرى هذا المشروع النور فعلا؟ او انه سوف يدفن حي كما شاهدنا سابقا من إختراعات مثيرة للإهتمام ولكن للأسف لم يعطيها احد من الشركات الكبيرة في هذا المجال اي فرصة…

Article Tags

Related Posts