Nanoelektronika son dərəcə kiçik elektron komponentlərlə – tranzistorlar, sensorlar və iynə ucuna yerləşə bilən sxemlərlə məşğul olur. Bu texnologiya gündəlik həyatımızı kompüterlər, smartfonlar və tibbi alətlər kimi cihazlar vasitəsilə gücləndirir.

Bu cihazların səmərəliliyini və gücünü artırmaq üçün alimlər standart silikon əsaslı yarımkeçiriciləri əvəz edəcək alternativ materiallar axtarırlar .

ACS Nano jurnalında nəşr olunan Buffalo Universitetində aparılan bir araşdırma , iki ölçülü materialların silikonla qarışdırılmasının bu məqsədə necə nail ola biləcəyini araşdırır . Məqalə elektrik yüklərinin yeridilməsi və daşınması üçün daha yaxşı bir yol təklif edir – gələcək yarımkeçirici texnologiyalarını inkişaf etdirməkdə 2D materialların əhəmiyyətli potensialını nümayiş etdirən irəliləyiş.

“Bizim işimiz yeni yaranan 2D materialların funksionallığı artırmaq və performansı artırmaq, enerjiyə qənaət edən nanoelektronikaya yol açmaq üçün mövcud silikon texnologiyası ilə necə inteqrasiya oluna biləcəyini araşdırır” dedi tədqiqatın aparıcı müəllifi, Ph.D., kafedranın dosenti Huamin Li. elektrik mühəndisliyi.

“Üç terminallı tranzistorlar kimi daha mürəkkəb qurğular təkmilləşdirilmiş funksionallıq və performansa nail olaraq kəşfimizdən faydalana bilər.”

Fei Yao, Ph.D., Materialların Dizaynı və İnnovasiyalar Departamentinin dosenti, tədqiqatın həmmüəllifidir.

“Alimlər olaraq biz komponentləri daha kiçik etmək istəyirik ki, onlar daha az yerdə daha çox iş görə bilsinlər” dedi. “Bu, bizə daha güclü və yığcam olan qabaqcıl texnologiya yaratmağa imkan verəcək”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737699044&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-silicon-2d-materials-energy-efficient.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY3Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY3Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737699044090&bpp=1&bdt=105&idt=121&shv=r20250121&mjsv=m202501160401&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737698831%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737698831%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737698831%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8584098626401&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1799&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349947%2C95347432&oid=2&pvsid=4337809564616521&tmod=1660116698&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=125

Li və Yao həmmüəllif, Ph.D., Elektrik Mühəndisliyi Departamentinin professoru Vasili Perebeinos ilə əməkdaşlıq etdilər. Hər üçü yarımkeçirici sənayesi üçün gələcək nəsil liderləri hazırlayarkən qabaqcıl mikroelektronika həlləri hazırlayan fənlərarası tədqiqat mərkəzi olan UB-nin Qabaqcıl Yarımkeçirici Texnologiyalar Mərkəzinin üzvləridir.

Əksəriyyəti 2D materiallar, fizika və nanoelektronika üzrə ekspert olan əlavə tədqiqatın həmmüəllifləri Çin, Koreya, Avstriya və İtaliyada işləyirlər.

Yao, “Bu əməkdaşlıq UB-nin qabaqcıl yarımkeçirici tədqiqatlardakı liderliyini və təsirli beynəlxalq və fənlərarası tərəfdaşlıqları inkişaf etdirmək qabiliyyətini vurğulayır” dedi.

Tədqiqatda komanda nümayiş etdirdi ki, yarımkeçirici molibden disulfidi (MoS ₂ ) kimi nazik 2D materiallardan silikonla birlikdə istifadə etməklə, elektrik yükünün necə vurulduğu və daşındığına mükəmməl nəzarət edən yüksək səmərəli elektron cihazlar yarada bilər. MoS ₂ qalınlığının bir nanometrdən az olmasına baxmayaraq, metal və silikon arasında 2D materialın olması cari elektrik yükünün necə axdığını dəyişə bilər.

“2D material əsasən yükün enjeksiyonuna və ya yükün materiala necə daxil olmasına təsir edir, lakin əslində yük yığılmasına və ya yükün materialdan necə çıxmasına təsir etmir” dedi Li.

“Bu, 2D materialın spesifik xüsusiyyətlərindən asılı olmayaraq baş verir. Beləliklə, yarımkeçirici MoS ₂ , yarımmetal qrafen və ya h-BN izolyatorundan [ altıbucaqlı bor nitridi ] istifadə etməyinizdən asılı olmayaraq, onlar yük inyeksiyasında müxtəlif rol oynaya bilər, lakin hamısı yük yığımına gəldikdə də eyni şəkildə davranın yük toplamaq üçün sıfır müqavimət.”

2D materialların silikonla inteqrasiyası gələcək nəsil elektronika üçün perspektivli bir yol olsa da, Li dedi, xüsusilə 2D materialın 3D materialına cavab verdiyi yerdə yük daşımalarını başa düşmək və mühəndislik etməkdə əhəmiyyətli çətinliklər qalmaqdadır.

“Tədqiqatımız 2D/3D interfeysində enerji zolağının strukturu və yük daşıma mexanizmləri haqqında kritik fikirlər təqdim edir, xüsusən də 2D materialları monolaylara qədər kiçildildikdə” dedi. “Zaman keçdikcə bu tədqiqat yeni 2D materialların və cihaz konsepsiyalarının inkişafına ilham verə bilər və nəticədə gündəlik istifadə üçün daha səmərəli və güclü elektron cihazlara gətirib çıxara bilər.”

Daha çox məlumat: Anthony Cabanillas və digərləri, İki Ölçülü Monolaylar vasitəsilə Nəhəng Təyyarədən Kənar Yük Rektifikasiyası və keçiriciliyi, ACS Nano (2025). DOI: 10.1021/acsnano.4c15271

Jurnal məlumatı: ACS Nano 

Buffalo Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir