تولید نسل نوین ترانزیستورها، با اکسیتون
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان، به نقل از «digitaltrends»؛ گروهی از پژوهشگران مؤسسه پلیتکنیک فدرال لوزان سوییس (EPFL)، در سال 2018 موفق شده بودند نوع جدیدی از ترانزیستورها را بر پایه اکسیتون1 (exciton) –نوع خاصی از شبه ذرات- به وجود آورند. در آن زمان محققان ذکر کردند از یافتهی آنها میتوان برای ایجاد ابزارهای الکتریکی کوچکتر، سریعتر و کارآمدتر آینده بهره گرفت. این افراد به تازگی خواص جدیدی از اکسیتون را شناسایی کردهاند.
از آنجایی که اکسیتون یک نوع زیر اتمی شبه ذرات است، هیچ نوع ذرهای را در خود ندارد؛ اما به جای آن قادر است فعل و انفعال را بین 2 ذره فراهم کند.
پژوهشگران به همین منظور از یک جفت الکترون مرزی استفاده کرده، حفره الکترونی2 به وجود آوردند. الکترون و حفره الکترونی زمانی که الکترون، فوتون را جذب میکند، با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند. این مسئله بالاترین سطح انرژی را به آنها ارائه میدهد و الکترونی که انرژی دریافت کرده است حرکت کرده، پشت حفره الکترونی قرار میگیرد. در این حالت الکترون شارژ منفی را دریافت کرده و حفره با بار مثبت شارژ میشود؛ بنابراین با ارتباط میان این 2، یک بارِ کولن (Coulomb) شکل گرفته و اکسیتون به وجود میآید.
محققان یادشده ترانزیستوری توسعه دادهاند که به جای الکترون از اکسیتون استفاده میکند. از مزیتهای نمونههای اکسیتونی میتوان به توان عملکرد مؤثر آنها در دمای اتاق اشاره کرد. این در حالی است که نمونههای ساخته شده با الکترون همواره در زمان کار گرما تولید کرده، نیاز به خنکسازی داشتند.
ترانزیستورها، از اجزای کلیدی مدارها به حساب میآیند. دستیابی به نمونهای که هیچگونه گرمای اضافی تولید نمیکند، به این معنی است که سطح بهرهوری انرژی افزایش پیدا کرده و دیگر نیازی به خنککننده نیست. در نتیجه وزن نهایی ابزارها نیز کاهش پیدا میکند.
پژوهشگران در زمان تحقیقات خود موفق شدند خواص اکسیتون را تحت کنترل در آورند. آنها روشی پیدا کردند که امکان تغییر قطبش (تغییر شکل ابر الکترونی در اطراف هسته) نور ایجادشده توسط اکسیتون را از طریق دستکاری ویژگی خاصی به نام «دره» (Valley) فراهم میکند.
دره حداقل و حداکثر انرژی که یک ذره میتواند دریافت کند را نشان میدهد. از این درههای الکترونی میتوان برای ذخیرهسازی اطلاعات در زمینهای به نام «ولترونیک» (vallettronic) بهره گرفت و باعث گسترش مرز پایانی قانون مور شد. از این درهها میتوان برای کدنویسی و پردازش اطلاعات در مقیاسهای کوچک بهره گرفت.
اتصال چندین دستگاه به یکدیگر که از فناوری یادشده بهره میبرند، روش تازهای را در پردازش اطلاعات پدید میآورد. با تغییر قطبش نور در این ابزارها، میتوان یک دره خاص را در ابزار دومی که به آن متصل است انتخاب کرد. این مسئله کاملاً مشابه تغییر حالت از صفر به یک و بالعکس است که در منطق باینری امروزی برای اجرای محاسبات استفاده میگردد.
- اکسیتون یک شبه ذره خنثی است که در عایقها، نیمرساناها و برخی مایعات وجود دارد. اکسیتون یک برانگیختگی ماده چگال است و میتواند انرژی حمل کند بدون این که بار خالص داشته باشد.
- حفره الکترونی به این معنی است که هیچ الکترونی در لایه ظرفیت وجود ندارد.
