تلفن های همراه هوشمند و رایانه‌های ما، همگی مملو از ریز تراشه‌های الکترونیکی هستند. حالا تصور کنید چه اتفاقی می‌افتد وقتی که اندازه این ریز تراشه‌ها ریزتر و ریزتر شود؟
در این مقاله با دکتر مجازی همراه باشید.
همکاری بین تیم تحقیقاتی دانشگاه اوزاکا و موسسه علوم و فناوری نراک باعث شد تا برای اولین بار از میکروسکوپ (STM) برای ایجاد تصاویری مسطح و اتمی از بلور ۳D سیلیکون استفاده کنند. محققان توانستند تصویری کاملا سطحی از بلورهای ۳D سیلیکون را با میکروسکوپ تونلی اسکن کنند، که راه را برای دستگاه های کوچک‌تر و سریع تر برای این قبیل محاسبات باز می‌کند.
این کار تولیدکنندگان تراشه‌های نیمه رسانا را وادار می‌کند تا همچنان در تلاش برای نوآوری‌های جدیدتر و پیش‌رفته‌تر باشند. این در حالی است که تولید این تراشه‌های الکترونیکی کوچک‌تر، سبب سریع‌تر شدن و افزایش میزان کارایی آنها میشود. وجود چنین تراشه‌هایی باعث میشود که رایانه‌ها و گوشی‌های هوشمند از توانایی و کارایی بالایی برخوردار شوند. همان‌طور که همگی اطلاع داریم، تلفن‌های همراه هوشمند و رایانه‌های ما، همگی مملو از ریز تراشه‌های الکترونیکی هستند که موجب کارایی بهتر و دقیق‌تر آنها میشود. اخیرا سرعت پردازش این دستگاه‌ها به طرز چشم‌گیری افزایش یافته است، زیرا تعداد ترانزیستورهایی که می‌توانند بر روی یک تراشه‌ی کامپیوتری قرار بگیرند، افزایش یافته است.
بر اساس قانون مور:
تعداد ترانزیستورهای موجود در هر تراشه، هر دو سال یک‌بار، دو برابر خواهد شد.
و در این زمینه به نظر می‌رسد که این میزان در حال افزایش است. پس باید به فکر ریزتراشه‌هایی کوچک‌تر از همیشه با کارایی بالا بود. امروزه تولیدکنندگان رایانه به دنبال روش‌های نوین برای کوچک‌تر کردن بیشتر این ریزتراشه‌ها هستند، چرا که موفقیت و پیشرفت شرکت آنها در گرو استفاده از این ریزتراشه‌ها است. میکرو پردازشگرهای کنونی با اضافه کردن مدارات به الگوهای ورقه‌های سیلیکونی صاف ساخته می شوند. جدیدترین راه برای این که بتوانیم ترانزیستورهای بیشتری را در کمترین فضا جای بدهیم، ساختن سازه‌های سه بعدی است. در هرحال، این روش جدید نیاز به یک کریستال سیلیکون با سطوحی کاملا صاف و سطوح جانبی دارد، نه سطح تک بعدی صاف، همانند دستگاه های فعلی که در بازار وجود دارند.
طراحی نسل بعدی تراشه‌ها نیازمند دانش جدیدی از ساختارهای اتمی و سطوح جانبی آنها است. در حال حاضر، محققان دانشگاه اوزاکا و موسسه علم و فناوری نرا گزارش دادند که با استفاده از STM برای اولین بار توانستند تصویری از سطح جانبی یک کریستال سیلیکون به دست بیاورند. STM یک روش قدرتمند است که اجازه می‌دهد مکان‌هایی از اتم‌های سیلیکون به صورت منفرد دیده شود. عبور دادن یک جسم نوک تیز بسیار نزدیک به نمونه، باعث میشود که الکترون‌ها بتوانند در فاصلۀ شکاف حرکت کرده و جریان الکتریکی ایجاد کنند. میکروسکوپ این جریان را کنترل کرده و موقعیت اتم‌ها در نمونه را تعیین می‌کند.
Azusa Hattori می‌افزاید:
مطالعۀ ما یک قدم بزرگ برای ارزیابی اتمسفر ترانزیستورهایی طراحی شده است که بتوان آنها را به اشکال سه بعدی در آورد.
محققان برای اولین بار با استفاده از کریستال‌ها و با یک فرایند به نام واکنش اکتیو یونی استفاده کردند تا بتوانند سطوح جانبی را تا حد ممکن صاف نگه دارند. در واقع ما در آینده باید منتظر خبرهای بیشتری در مورد این تکنولوژی باشیم، چرا که امروزه محققان در پی یافتن روش‌هایی آسان‌تر با کارایی بالا و اندازه‌هایی کوچک‌تر هستند.
Coauthor Hidekazu Tanaka می گوید:
این توانایی که به ما امکان می‌دهد تا بتوانیم با استفاده از STM به طور مستقیم به سطوح جانبی نگاه کنیم، نشان می‌دهد که ما میتوانیم ساختارهای مصنوعی ۳D را به نظم سطحی موجود در اتم‌ها نزدیک کنیم.
مقاله مرتبط: ارگان-روی-چیپ؛ فناوری نوین چاپ سه‌بعدی
