محققان به دنبال استفاده از ذغال سنگ در عایق بندی نیمه ترانزیستورها

در گزارشی از IEEE Spectrum اعلام شده است که تیمی از محققان به دنبال استفاده از ذغال سنگ به عنوان جایگزینی برای فیلم اکسید فلزی استفاده شده برای عایق‌بندی ترانزیستورهای دوبعدی نسل بعدی است.

اگر ذغال سنگ موفق به جایگزینی مواد اکسید فلزی مورد استفاده در ترانزیستورهای امروزی شود، این می‌تواند پیامدهای بزرگی برای صنعت نیمه‌رساناها داشته باشد.

نیمه‌رساناها برای عملکرد صحیح خود به چندین ماده نیاز دارند. در حالی که نیمه‌رساناها در اصل از سیلیسیم ساخته می‌شوند، مواد اضافی برای عایق‌بندی ترانزیستورهای سیلیسیم لازم است تا جریان الکتریکی از ترانزیستور خارج نشود.

در نیمه‌رساناهای امروزی با اکسید فلزی، ترانزیستورهای سیلیسیم را عایق‌بندی می‌کند تا از نشتی جلوگیری شود. اما مشکلی وجود دارد: تقاضای امروزی برای این نیمه‌رساناها به دلیل عوامل مختلف از جمله هوش مصنوعی در سطح بی‌سابقه‌ای قرار دارد.

سیلیسیم، ماده‌ای که ترانزیستورهای نیمه‌رسانای امروزی را تشکیل می‌دهد، به دلیل تقاضای روزافزون برای تراشه‌های نیمه‌رسانایی به دست آوردن آن هر روز دشوارتر می‌شود. به عبارت دیگر، صنعت نیمه‌رساناها اکنون به دنبال یافتن مواد جدید و قابل دسترس‌تری است که بتوانند آن را با سیلیسیم را جایگزین کنند.

این است که چگونه ذغال سنگ، بالاتر از همه‌چیز، به عنوان یک گزینه با پتانسیل برای کمک به جایگزینی ترانزیستورهای نیمه‌رسانای مبتنی بر سیلیسیم کشف شد. ذغال سنگ برای جایگزینی مستقیم استفاده نمی‌شود؛ به جای آن، به عنوان عایق آزمایش شده است تا مواد اکسید فلزی را جایگزین کند.

در حال حاضر، چندین ماده دیگر برای این جایگزینیمورد بررسی قرار گرفته‌اند، به ویژه گرافن و مولیبدن. ترانزیستورهای ساخته شده از این دو ماده به علت صافی بسیار زیادی که دارند، به عنوان ترانزیستورهای دوبعدی شناخته می‌شوند.

گرافن به ویژه قادر به کار کردن با ضخامت یک اتم است. با این حال، یک مشکل با این ترانزیستورهای دوبعدی این است که اکسید فلزی هنگامی که به آن‌ها متصل می‌شود، نمی‌تواند به طور مناسب آن‌ها را عایق‌بندی کند .

این باعث نشتی می‌شود و ترانزیستورها غیرقابل استفاده می‌شوند.

مشخص شد که زغال سنگ توانایی بسیار بیشتری در عایق کاری ترانزیستورهای گرافن و مولیبدن دارد و سطح بسیار صاف ترانزیستورها را به درستی عایق می کند.

شاهکاری که اکسید فلز قادر به انجام آن نیست.

تحقیق و توسعه در عایق های زغال سنگ هنوز در مراحل اولیه است.

با این حال، در حال حاضر، این تنها ماده ای است که قادر است ترانزیستورهای دو بعدی گرافن و مولیبدن را عایق بندی کند و آینده درخشانی را برای زغال سنگ ایجاد کند.

همچنین دارای چندین مزیت دیگر از جمله فراوانی بالا، ساخت آسان و نانوساختار غنی است که آن را به یک ماده ایده آل برای تولید نیمه هادی در آینده تبدیل می کند.