ایجاد گاز الکترونی بر روی سطح یک عایق، راهی برای ساخت ترانزیستورهای چندکاره

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، پژوهشگران فرانسوی موفق به ساخت یک لایه.ی رسانا بر روی سطح استرونتیوم تیتانیت (SrTiO3) که یک عایق شفاف است و ماده.ای امیدوارکننده برای توسعه.ی ابزارهای آینده.ی میکروالکترونیک به شمار می.رود، شده.اند. این لایه.ی رسانا با ضخامت دو نانومتر، یک گاز الکترونی دو بعدی فلزی (2DEG) است که جزئی از ماده.ی عایق به شمار می.رود. به سبب راحتی ساخت، این ماده امکانات تازه.ای را برای علم الکترونیک بر پایه.ی اکسیدهای فلزی انتقالی (خانواده.ی SrTiO3 ) فراهم می.کند. با بهره.گیری از ویژگی.های فیزیکی گسترده.ی این مواد، مانند ابررسانایی، مغناطیس، گرمابرق(ایجاد جریان برق در اثر حرارت) و ... می.توان شماری از وظایف متفاوت را در یک ابزار میکروالکترونیکی مجتمع.سازی کرد. مقاله.ای که جزئیات این اکتشاف غیرمنتظره را بر اساس پژوهشی که در سينکروترونِ سُلِیلِ1 فرانسه انجام شده است، شرح می.دهد، در شماره.ی13 ژانویه.ی 2011 مجله.ی Nature انتشار یافته است.
قطعات امروزی میکروالکترونیک، شامل لایه.هایی از جنس نیمه.هادی بر روی بستری از سیلیکون هستند. به منظور ادامه.ی روند و سرعت بهبود عملکرد ابزارهای میکروالکترونیکی، در سال.های ورای 2020، چند راه.حل تکنولوژیکی مختلف بررسی شده.اند. پژوهشگران به شکلی گسترده در حال معطوف کردن نگاه خود به اکسیدهای فلزی انتقالی (transition metal oxides) که ویژگی.های فیزیکی امیدوارکننده.ای مانند ابررسانایی، مقاومت مغناطیسی، گرمابرق، مولتی فروسیته(multiferroicity، جفت.شدگی بین جهت.های مغناطیسی و قطبشی) وظرفیت فوتوکاتالیتیک (photocatalytic capacity) دارند، هستند.
از میان اعضای این خانواده.ی ویژه، استرونتیوم تیتانیت (SrTiO3) به عنوان عضو اصلی این پژوهش گسترده قرار داده شده است. این ماده.ی عایق، زمانی.که در آن ناخالصی تزریق شود، مثلاً با ایجاد تعداد کمی رویه.های خالی اکسیژنی، به یک رسانای خوب تبدیل می.شود. واسط بین SrTiO3و سایر مواد اکسید،(LaTiO3 یا LaAlO3) با وجود اینکه هر دو ماده.ی اکسید، عایق هستند، از ماده.ای رساناست. گذشته از این، این مواد ویژگی.هایی مانند ابررسانایی، مقاومت مغناطیسی و گرمابرق را با عملکرد خوب در دمای اتاق از خود نشان می.دهند. امّا مشکل اصلی این است که ساخت واسط بین مواد اکسید بسیار دشوار است.
امّا اکنون کشفی غیر منتظره این سد تکنولوژیکی را از میان برداشته است. یک گروه بین.المللی که به وسیله.ی پژوهشگرانی در CNRS (مرکز ملّی پژوهش.های علمی فرانسه) و دانشگاه پاریس.استود 11 (Université Paris-Sud 11) هدایت می.شود، توانسته است یک گاز الکترونی دو بعدی (2DEG) را بر روی سطح SrTiO3 ایجاد کند. این لایه.ی رسانا که تقریباً دو نانومتر ضخامت دارد، با برش خلأ یک تکه از استرونتیوم تیتانیت با فرآیندی ساده و مقرون به صرفه به دست آمده است. عناصر تشکیل.دهنده.ی استرونتیوم تیتانیت منابعی طبیعی هستند که به مقدار فراوان در دسترس هستند و این ترکیب، برخلاف عمده.ی موادی که امروزه در میکروالکترونیک مورد استفاده قرار می.گیرند (بیسموت تلوراید) یک ترکیب غیر سمی است. به علاوه، گازهای الکترونی فلزی دو بعدی(2DEGها)، احتمالاً با استفاده از یک روند مشابه، قابل ساخت بر روی سایر اکسیدهای فلزی انتقالی نیز خواهند بود.
اکتشاف یک لایه.ی رسانا از این جنس (که نیازی به افزودن یک لایه از ماده.ای دیگر ندارد)، گامی قابل توجه به جلو در میکروالکترونیک بر پایه.ی اکسیدهاست. این مسأله می.تواند باعث ترکیب ویژگی.های چندوظیفه.ای ذاتی اکسیدهای فلزی انتقالی با فلزهای دو بعدی بر روی سطح آن شود. توسعه.های نه چندان دور از انتظار در آینده، می.تواند شامل تزویج یک لایه.ی اکسید فروالکتریک در سطح آن با گاز الکترونی برای ساخت حافظه.های غیرفرّار، یا قرار دادن مدارهای شفاف بر روی سطح سلول.های خورشیدی یا صفحات لمسی باشد.
فرآیند توضیح داده شده، در آزمایش.هایی با استفاده از "طیف.نمایی انتشار فوتون با زاویه.ی تجزیه شده"2 (ARPES) در سینکروترون سُلِیل سینت-آبین فرانسه و مرکز تابش سینکروترون در دانشگاه ویسکونسین در ایالات متحده مطالعه و بررسی شده است.
اصل مقاله:

Two-dimensional electron gas with universal subbands at the surface of SrTiO3, A. F. Santander-Syro, O. Copie, T. Kondo et al., Nature, 13 January 2011 برای اطلاعات بیشتر می.توانید به لینک.های زیر مراجعه نمایید:
http://www2.cnrs.fr/en/1815.htm http://www.synchrotron-soleil.fr/Sol...1/GazElectrons
زیرنویس.ها:
1) SOLEIL Synchrotron, the French national Synchrotron facility, a multi-disciplinary instrument and research laboratory 2) Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES)

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 300]