بهبود عملکرد دستگاه های الکترونیکی از طریق پرکردن فواصل نانولوله ها

پژوهشگران دانشگاه ایلینوی روش بسیار کارآمدی برای پرکردن فواصل موجود در سیم های بسیار ریز کشف کردند و درهای تازه ای را به روی تکنولوژی ترانزیستورها گشودند. با دیپ لوک همراه باشید…

پل زدن بین گپ های نانولوله ها، عملکرد دستگاه های الکترونیکی را بهبود می بخشد

این پژوهش که در ژورنال ACS Nano چاپ شد به رهبری پروفسور جوزف لیدینگ، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر و دانشجوی کارشناسی ارشدش Jae Won انجام شد. 

بیشتر از نیم قرن است که ترانزیستورهای بر پایه ی سیلیکون، اساس صنعت الکترونیک مدرن را شکل داده که به کمک آنها می توان سیگنال هال الکتریکی سراسر مدارها را به صورت دقیق کنترل نمود. تکنولو‍ژی جدید ترانزیستورها یا همان سیم های نانو لوله ی کربنی، حدود ۱۰ مرتبه نسبت به همتای سیلیکونی خود سریعتر بوده و البته بسیار منعطف ترند، اما برای عبور دارای گپ بزرگی هستند. مقاومت محل ارتباط نانولوله ها بسیار بالا بوده و باعث کاهش بازده ترانزیستور می شوند. وقتی الکترون ها به این محل های اتصال می رسند، انرژی زیادی از دست می دهند.

مقاومت بالا در محل اتصال باعث جمع شدن گرما در این محل ها می شود. این امر، به پژوهشگران اجازه می دهد تا این محل های اتصال را توسط ماده ای به یکدیگر متصل کنند. این مواد قادرند با گرمای تولید شده واکنش داده و فلزها را در این محل ها حفظ کنند. حال وقتی جریانی از محل اتصال بگذرد، فلز انباشته شده، مقاومت را کاهش داده و اتلاف گرما را متوقف می کند.

تا کنون مشکل، یافتن دیدگاه قابل درکی برای به کارگیری یک فلز حساس به گرما بود. در سال ۲۰۱۳ ، تیم لیدینگ یک محفظه ی خلاً را در محل های اتصال استفاده کردند تا بتوانند از مواد شیمیایی گازی در آن استفاده کنند. اما تکنیک جدید، روش متفاوتی را به کار می گیرد، چرا که در این روش از لایه ی نازکی از محلول استفاده می شود . این محلول شامل ترکیباتی است که برای لحیم دو فلز استفاده می شود.

این تکنولوژی بسیار ساده بوده و با تکنولوژی موجود بسیار سازگار است. پروفسور لیدینگ برای توسعه ی این تکنیک و البته به کارگیری طیف گسترده تری از مواد شیمیایی، با پروفسور Eric Pop ، استاد دانشکده ی مهندسی برق و کامپیوتر و همچنین پروفسور Greg Girolami، استاد شیمی، همکاری می کند.

پروفسور لیدینگ می گوید: “ما فقط جریان را به داخل نانولوله ها می فرستیم و این جریان، گرما تولید می کند، از اینجا به بعد شیمی وارد میدان شده و اتفاقات را شکل می دهد.” مرحله ی بعدی این پژوهش یافتن گستره ی وسیع تری از موادی است که برای این اتصالات قابل کاربرد بوده و حتی  بتوانند جریان را بیشتر تقویت نمایند.