إكتشاف عنصر إلكتروني ذو ناقلية أسرع من العناصر التقليدية

استطاع كيميائيون في جامعة أوهايو من تطوير تكنولوجيا  لصنع صفائح جديدة من الجرمانيوم رقيقة جداَ ، والتي وجد أنها توصل الإلكترونات بشكل أسرع من السيليكون بعشر مرات ، وبخمس مرات من الجرمانيوم التقليدي .

بنية هذه المادة متقاربة جداً من الغرافين ، وهي مادة ذات بعدين مكونة من طبقة وحيدة من ذرات الكربون . وهذه المادة تظهر خصائص فريدة مقارنة مع نظيرتها المتعددة الطبقات  .والجدير بالذكر أن هذه المادة لم تستخدم على النطاق التجاري بعد ، ولكن الخبراء يقولون أنها يمكن أن تكون في أحد الأيام العنصر الأساسي في تصنيع رقاقات حواسيب أسرع وموصلات فائقة ، لذلك يقوم العديد من المختبرات بعمل أبحاث لتطويرها .

يقول جوشوا غولدبيرغ ، البروفيسور المساعد في جامعة أوهايو للكيمياء :”يظن معظم الناس أن الغرافين هو المادة الإلكترونية المستقبلية ، ولكن يبقى السيليكون والجيرمانيوم هم عناصر الزمن الحالي .حيث أن جهد ستين سنة من القدرات العقلية وجّه لتصنيع رقاقات إلكترونية باستخدام هاتين المادتين ، لذلك نحن مازلنا نبحث عن نماذج جديدة من السيليكون والجرماينيوم  ولكن بخصائص فريدة ، لكي نحصل على فوائد المادة الجديدة ولكن بتكلفة أقل وباستخدام التكنولوجيا المتوفرة حالياً”.

وفي مقال نشر إلكترونياً على صفحة ACS Nano ، أشار جوشوا ومجموعة من زملائه أنهم استطاعوا أن يكتشفوا طبقة وحيدة ومستقرة من ذرات الجرمانيوم ، وهذه المادة المتبلورة سميت بالجرمانين .

وكان الباحثون قد حاولوا بصنعوا الجرمانين من قبل ، ولكن كانت هذه أول مرة يتم النجاح باستخراج هذه المادة بكميات كافية ، و ذات ثبات عند التعرض للهواء والماء .

وبإضافة ذرات الهيدروجين إليه ، فإن الجرمانين ذو ثبات كميائي أكثر من السيليكون التقليدي ، كما أنه لن يتأكسد بالتعرض للهواء أو الماء كما هو الحال بالنسبة للسليكون ، مما يجعل الجرمانين أسهل بالتعامل باستخدام تقنيات تصنيع الرقائق الإلكترونية التقليدية .

إن الميزة الأساسية التي تجعل الجرمانين مرغوبا لاستخدامات الإلكترونيات الضوئية هو أنه يستطيع أن يمتص وأن يشع الضوء بشكل سريع وسهل ، وبالنظر إلى أشباهه التقليديين من السيليكون والجرمانيوم فإنهما أكثر صعوبة بالنسبة لإمتصاص وإشعاع الضوء .

والجدير بالذكر أن أول ظهور للترانزستور من مادة الجرمانيوم كان  في أواخر أربعينيات القرن الماضي ، وكان بحجم ظفر الإبهام . وبالرغم من أن حجم التراتزستورات مازال في تناقص منذ ذلك الوقت ، ومع إحتواء رقاقات الحاسب على الملايين منها ، إلا أن الجرمانين مازال يمتلك إمكانيات إلكترونية متقدمة كما تظهر الدراسات .

وبالنظر إلى نتائج الأبحاث ، فإن الإلكترونات تنتقل عبر الجرمانين أسرع بعشر مرات من السيليكون وبخمس مرات من الجرمانينوم التقليدي . وهذه السرعة تدعى قابلية تحرك الإلكترون .

يقول غولدبيرغ :”إن قابلة التحرك ضرورية ، لأنه كي نستطيع أن نصنع رقاقات حاسب بسرعات أعلى نحتاج إلى عناصر ذات قابلة تحرك أسرع ، فعندما تقوم بتصغير الترانزستورات إلى أحجام صغيرة ، فإنك تحتاج إلى عناصر ذات قابلية حركة (سرعة) أكبر ، وإلا فإن الترانزستوات لن تعمل “.

إذن ربما نشهد في السنين القادمة شرائح إلكترونية أسرع من المتوفرة حالياً ، وهذا لا يقتصر فقط على المعالجات ولكن يمكن أن يمتد إلى جميع الأجهزة الإلكترونية التي تعتمد على أنصاف النواقل في عملها .

المصدر :

https://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130410131502.htm