نانو لوله ها و Nano transistor نانو ترانزیســتورهای مبتنی بر کربن (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) دکترای آموزشی _ پژوهشی
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نانو ترانزیســتورهای گرافنی مبتنی بر نانو لوله و نانو ترانزیســتور های مبتنی بر کربن ،نامزد های بسیار جدی برای جایگزینی ترانزیستورهای متداول سیلیکونی هستند.
ترانزیســتورها اصلی ترین قطعات الکترونیکی هســتند که به عنوان تقویت کننــده در مدارات آنالــوگ و یا ســوئیچ الکترونیکــی در مدارات دیجیتال به کاربرده میشوند. و پیشرفت آنها کلید اصلی نانو الکترونیک در زمینه تولید و انحصار (نانو چیپ ها) چه در زمینه پیشرفت صنایع نظامی و بیولوژیکی میباشد .ترانزیستورها و فناوری ساخت مدارات مجتمع بــه متداولترین بر پایــه آنها یعنی CMOSفناوری در صنعت میکرو و نانو الکترونیک تبدیل گشــته اند. این صنعت و فناوری ساخت مدارات مجتمع، این مزیت نانو الکترونیک در کاهش اندازه ترانزیستورها و تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشــه به کار میرود، دو برابر میشود. کوچک شــدن ابعاد ترانزیســتورها، افزایش سرعت و کاهش تلفات تــوان را در پی دارد.
ســاختار ساده ابتدایی که دردو اتصال فلزی نقش ســورس و درین و نانولوله کربنی نقش کانال ترانزیســتور را ایفا کرده که توســط یک لایه اکسید از بســتر سیلیکونی با تراکم ناخالص بالا جدا میشــود. در این قطعۀ الکترونیکی، بستر سیلیکونی نقش گیت را دارد .که در این ســاختار به آن گیت پشــتی گفته میشود. سپس ترانزیســتور با گیت بالایی نیز که برای کاربــرد در مدارات مجتمع مناســببودند، با اضافه شدن یک گیت فوقانی که توسط لایه نازک اکسید از کانال نانولوله جدا میشود، ترانزیستورها همانند ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله کربنی هستند .بــا این تفاوت که در کانــال آن به جای نانولوله کربنی از گرافن استفاده شده است .خواص بینظیر نانو گرافن مانند موبیلیتی الکترونی و هدایت حرارتی بالا، مقاومت در برابر شکست، مناســب باعث جذب نور پایین و شــکاف باند میشود که امکان ســاخت قطعات الکترونیک با ســرعت بالا در مدارات الکترونیک انعطاف پذیر و شــفاف با اســتفاده از این نانو ماده میسر شود. نانو ترانزیســتورهای گرافنی نیز از نظــر ســاختار، میتوانند انواع گیت پشــتی و ترکیبی )بالایی و پایینی( را داشــته باشــند . گیت های ترکیبی (Not ؛ or ؛ And ؛ Nand) در ساخت نانو چیپ ها به وسیله نانو ترانزیستورها میباشد.
طراحی، ساخت، توسعه و استفاده از محصولاتی که اندازه آن ها در مقیاس nm 1تا nm 100 قرار دارند را نانو الکترونیک گویند. درحقیقت اینجا صحبت از ریز شدن است که این کار تماس بیشتر، فعالیت بیشتر و افزایش مساحت را ممکن می سازد. نانو یک مقیاس جدید در فناوری ها و یک رویکرد جدید در تمام رشته ها است و این توانایی را به بشر می دهد تا دخالت خود را در ساختار مواد گسترش دهد و در ابعاد بسیار ریز به طراحی و ساخت دست بزند و در تمام فن آوری هایی که بشر در حال حاضر به آن دست یافته، اثر بگذارد. و این روند در تولید نانو فناوری الکترونیکی و بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته است . نانو چیپ های کاشتنی در بدن و صنایع نظامی در گرو پیشرفت در زمینه نانو ترانزیستور های لوله کربنی و گرافنی میباشد.
نتیجه گیری :
نانو ترانزیســتورهای گرافنی مبتنی بر نانو لوله و نانو ترانزیســتور های مبتنی بر کربن ،نامزد های بسیار جدی برای جایگزینی ترانزیستورهای متداول سیلیکونی هستند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک