ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΑ ΝΑΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ: Η απόλυτη λύση στη σμίκρυνση ημιαγωγών
Το σιλικένιο, ένα νέο ημιαγώγιμο υλικό, το οποίο συνδυάζει τις ιδιότητες του πυριτίου και του γραφενίου. Είναι ένα από τα πιο υποσχόμενα υποψήφια υλικά για την κατασκευή ακόμη πιο μικρών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων σε μελλοντικές «έξυπνες» συσκευές. Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι ενσωματωμένα σε πολλά στρώματα ατόμων πυριτίου. «Εάν ήταν δυνατόν να κατασκευαστούν σε ένα στρώμα, τότε μπορούν να γίνουν ακόμα πιο μικρά, με αποτέλεσμα τη μείωση της διαρροής ενέργειας. Ταυτόχρονα θα μπορούμε να κάνουμε τις συσκευές πιο ισχυρές και με μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση», εξηγεί ο Δρ. Αθανάσιος Δημουλάς, συντονιστής του έργου ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΑ ΝΑΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ της ΕΕ. Το γραφένιο είναι μια ενδιαφέρουσα ουσία επειδή εμφανίζεται σε ένα μόνο στρώμα ατόμων, αλλά δεν διαθέτει το «ενεργειακό χάσμα» που απαιτείται για να συνιστά υλικό ημιαγωγού. Το σιλικένιο, μια διδιάστατη μορφή του πυριτίου, προσφέρει τις ιδιότητες ημιαγωγού στον κόσμο των διδιάστατων υλικών. Ωστόσο, το πρόβλημα με το σιλικένιο είναι ότι μεταβάλλεται όταν έρχεται σε επαφή με άλλες ουσίες όπως τα μέταλλα. Ηλεκτρονικά κυκλώματα που είναι 100 φορές μικρότερα Η σμίκρυνση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων σε ένα μόνο στρώμα σιλικένιου ταυτόχρονα με τη διατήρηση της απόδοσης των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων έχουν αποδειχτεί ότι είναι μια πολύ δύσκολη υπόθεση για τους ερευνητές. Μέχρι τώρα. Το έργο ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΑ ΝΑΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ έχει επιτύχει μια σημαντική παγκόσμια καινοτομία δημιουργώντας ένα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) από αυτό το υλικό, ώστε να λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου. Τα FET είναι ένα στοιχείο μεταγωγής στα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Η ενσωμάτωσή του σε ένα μόνο στρώμα από άτομα πυριτίου (σε δομή σιλικένιου), έπειτα η μεταφορά του στρώματος, η ανάπτυξή του πάνω σε στρώμα από ασήμι, σε ένα στρώμα από μια πιο φυσική ουσία, το διοξείδιο του πυριτίου, είναι μια πολύ σημαντική επιτυχία. «Δοκιμές έχουν δείξει ότι η απόδοση του σιλικένιου είναι εξαιρετικά καλή πάνω στο μη μεταλλικό υπόστρωμα», δηλώνει ενθουσιασμένος ο Δρ. Δημουλάς του Δημόκριτου, του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Φυσικών Επιστημών της Ελλάδας. «Το γεγονός ότι έχουμε ήδη κατασκευάσει αυτό το ένα τρανζίστορ, με μόνο ένα στρώμα από υλικό σαν το πυρίτιο, δεν έχει ξαναγίνει στο παρελθόν. Αυτό είναι ένα πραγματικό επιστημονικό επίτευγμα. Βάσει αυτής της επίτευξης, μπορεί να είναι δυνατή η κατασκευή τρανζίστορ έως και 100 φορές μικρότερων στην οριζόντια κατεύθυνση», πρόσθεσε ο Δρ. Δημουλάς. Αναγνωρίζοντας τις προοπτικές Τώρα πλέον που το τρανζίστορ έχει μικρύνει κάθετα σε ένα μόνο διδιάστατο στρώμα ατόμων, οι διαστάσεις μπορούν να μικρύνουν και οριζόντια. Αυτό σημαίνει ότι η ίδια έκταση σε ένα μικροκύκλωμα θα μπορεί να χωράει 25 φορές περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα, υπολόγισε ο Δρ. Δημουλάς. Επιπρόσθετα, η χρήση ενός μόνο στενού καναλιού για τη διοχέτευση του ηλεκτρικού ρεύματος, μειώνει τις διαρροές ενέργειας. Αυτό είναι ένα πρόβλημα που απασχολούσε τον τομέα των ημιαγωγών για αρκετό καιρό: πώς να επιτευχθεί περισσότερη σμίκρυνση, χωρίς να υπερθερμαίνονται οι συσκευές λόγω των διαρροών ενέργειας. Αυτά είναι καλά νέα για τους κατασκευαστές μικροκυκλωμάτων, καθώς ο ανταγωνισμός για την παραγωγή της τεχνολογίας τηλεπικοινωνιών επόμενης γενιάς γίνεται ακόμα πιο σκληρός με την έλευση των δικτύων κινητής τηλεφωνίας 5G. Το έργο ΔΙΑΔΙΣΤΑΤΑ ΝΑΝΟΠΛΕΓΜΑΤΑ, το οποίο έλαβε χρηματοδότηση ύψους 1,63 εκατομμυρίων ευρώ από το 7ο ΠΠ (μέσω του προγράμματος Future and Emerging Technologies), έλαβε χώρα από την 1η Ιουνίου 2011 έως την 31η Αυγούστου 2014 και συμμετείχαν πέντε συνεργάτες, σε τέσσερις χώρες της ΕΕ. Σύνδεσμος προς τον διαδικτυακό ιστότοπο του έργου
Keywords
Πυρίτιο, σιλικένιο, νανοτεχνολογία, γραφένιο, ηλεκτρονικά κυκλώματα, τρανζιστορ, ΕΕ, Ευρωπαϊκή Ένωση, ΕΚ, 7ο ΠΠ