Yangi tranzistor materiallari bo'yicha tadqiqotlarning borishi

An'anaviy tranzistorli materiallarning cheklovlari
Asosan silikon (Si) ga asoslangan bo'lib, o'nlab yillar davom etgan rivojlanishdan so'ng, silikon asosidagi tranzistorlar turli elektron mahsulotlarda keng qo'llanilgan. Biroq, qurilma o'lchamlari qisqarishda davom etar ekan, silikon asosidagi tranzistorlar quyidagi muammolarga duch keladi:
Hajmi effekti: tranzistor o'lchami ma'lum darajada kamaytirilganda, kvant effektlari paydo bo'la boshlaydi, bu qurilmaning ishlashi va barqarorligiga ta'sir qiladi.

Quvvat iste'moli muammosi:Kichik o'lchamli tranzistorlarning qochqin oqimi kuchayadi, bu esa quvvat sarfini oshirishga va issiqlik tarqalishining sezilarli muammolariga olib keladi.

Tezlik cheklovi:Silikon materiallarning cheklangan elektron harakatchanligi tranzistorlarni almashtirish tezligiga ta'sir qiladi.

Ushbu muammolarni hal qilish uchun tadqiqotchilar Mur qonunini davom ettirgan holda tranzistor ish faoliyatini yaxshilash uchun yangi materiallarni o'rganishni boshladilar.

Yangi tranzistor materiallarini tadqiq qilish jarayoni
Galliy arsenid (GaAs) va indiy fosfidi (InP)
Yuqori elektron harakatchanligiga ega va yuqori tezlikdagi elektron qurilmalar uchun javob beradi. Silikon bilan solishtirganda, GaAs va InP tranzistorlari yuqori kommutatsiya tezligi va past shovqinni ta'minlaydi. Shuning uchun ular yuqori chastotali aloqa, radar, sun'iy yo'ldoshlar va optoelektronik qurilmalarda keng qo'llanilgan. Biroq, ushbu materiallarning ishlab chiqarish qiymati yuqoriroq va jarayonning murakkabligi ham kremniynikidan yuqori.

Uglerod asosidagi materiallar: grafen va uglerod nanotubalari
Ajoyib elektr va mexanik xususiyatlari tufayli u kelajak uchun eng istiqbolli tranzistor materiali hisoblanadi. Grafen juda yuqori elektron harakatchanligiga ega va ultra yuqori tezlikda elektron uzatishga erisha oladi, bu esa uni yuqori tezlikdagi hisoblash va aloqa qurilmalari uchun mos qiladi. Uglerod nanotubalari yuqori quvvat va moslashuvchanlikka ega va ular moslashuvchan elektron qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Biroq, grafen va uglerod nanotubalarini keng ko'lamli ishlab chiqarish va integratsiya texnologiyasi hali ham kashfiyot bosqichida.

Molibden disulfidi (MoS2) va boshqa ikki o'lchovli materiallar
Atom darajasining qalinligi va mukammal elektron harakatchanligi bilan u juda nozik va yuqori samarali elektron qurilmalar uchun javob beradi. MoS2 tranzistorlari mukammal kommutatsiya xususiyatlarini va subnanometr shkalasida kam quvvat sarfini namoyish etadi, bu ularni past quvvatli elektron qurilmalarning keyingi avlodi uchun mos qiladi. Bor nitridi (BN) va volfram disulfidi (WS2) kabi boshqa ikki o'lchovli materiallar ham ko'p funktsiyali elektron qurilmalar uchun o'rganilmoqda.

Galiy oksidi (Ga2O3) va keng tarmoqli yarim o'tkazgichlar
Yuqori quvvatli va yuqori chastotali elektron qurilmalar uchun mos keladigan keng tarmoqli oralig'i xususiyatlariga ega. An'anaviy kremniyga asoslangan qurilmalar bilan solishtirganda, Ga2O3 tranzistorlari yuqori harorat va kuchlanishlarda barqaror ishlashi mumkin, bu ularni energiya elektroniği va yangi energiya maydonlari uchun mos qiladi. Galliy nitridi (GaN) va kremniy karbid (SiC) kabi boshqa keng tarmoqli yarimo'tkazgichlar ham yuqori quvvatli elektron qurilmalarda mukammal ishlash ko'rsatdi.

Yangi tranzistorli materiallarni qo'llash istiqbollari
Yuqori samarali hisoblash va aloqa
Elektronlarning yuqori harakatchanligini va kommutatsiya tezligini ta'minlashga qodir, yuqori samarali hisoblash va yuqori tezlikdagi aloqa qurilmalari uchun mos. Masalan, grafen va GaAs tranzistorlari kompyuter protsessorlari va aloqa chiplarining ish faoliyatini sezilarli darajada oshirishi, 5G va kelajakdagi 6G aloqa ehtiyojlarini qondirishi mumkin.

Kam quvvatli elektron qurilmalar
MoS2 kabi ikki o'lchovli materiallarning kam quvvat iste'moli xususiyatlari ularni portativ elektron qurilmalar va IoT qurilmalari uchun mos qiladi. Ushbu yangi materiallardan foydalanish orqali batareyaning ishlash muddatini uzaytirish va qurilmaning chidamliligini oshirish mumkin.

Moslashuvchan elektronika va taqiladigan qurilmalar
Uglerod nanotubalari va boshqa moslashuvchan materiallarni qo'llash moslashuvchan elektronika va taqiladigan qurilmalarning rivojlanishiga turtki beradi. Ushbu materiallarning yuqori mustahkamligi va moslashuvchanligi elektron qurilmalarning egilishi va katlanishiga imkon beradi, bu ularni aqlli kiyim va sog'liqni saqlash monitoringi qurilmalari kabi rivojlanayotgan sohalar uchun mos qiladi.

Yangi energiya va quvvat elektroniği
Yuqori quvvatli va yuqori chastotali elektron qurilmalarda GaN va SiC kabi keng tarmoqli yarimo'tkazgichlarni qo'llash yangi energiya va quvvat elektronikasini rivojlantirishga yordam beradi. Ushbu materiallar yuqori harorat va yuqori kuchlanish ostida barqaror ishlashi mumkin va elektr transport vositalari va qayta tiklanadigan energiya ishlab chiqarish uskunalari kabi sohalar uchun javob beradi.

Kelajakdagi muammolar va rivojlanish yo'nalishlari
Yangi tranzistorlar materiallari katta salohiyatga ega bo'lsa-da, ularning keng ko'lamli ilovalari hali ham ko'p qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Birinchidan, yangi materiallarning yuqori ishlab chiqarish narxi va jarayonning murakkabligi ularning keng ko'lamli tijorat maqsadlarida qo'llanilishini cheklaydi. Ikkinchidan, qurilmalarning uzoq muddatli ishonchliligini ta'minlash uchun materiallarning barqarorligi va mustahkamligi hali ham ko'proq e'tiborga olinishi kerak. Bundan tashqari, yangi materiallarning atrof-muhit va sog'liqqa ta'siri ham e'tiborga muhtoj bo'lgan muhim jihatlardir. Yashil ishlab chiqarish va barqaror rivojlanishga qanday erishish mumkinligi kelajakdagi tadqiqotlarning kalitidir.

Yangi tranzistor materiallarini tadqiq etish va qo'llashni rag'batlantirish uchun fanlararo hamkorlikni kuchaytirish va materialshunoslik, fizika, elektron muhandislik va boshqa sohalardagi bilim va texnologiyalarni integratsiya qilish zarur. Shu bilan birga, hukumat va korxonalar fundamental tadqiqotlar va sanoatlashtirishni qo'llab-quvvatlashni kuchaytirishi, mustahkam texnologik innovatsion tizim va sanoat zanjiri ekologiyasini yo'lga qo'yishi kerak.

Qiyinchiliklar va imkoniyatlarga to'la ushbu davrda yangi tranzistor materiallarini tadqiq qilish elektronika sanoatiga yangi rivojlanish sur'atlarini olib keladi. Uzluksiz izlanishlar va innovatsiyalar orqali biz kelajakdagi elektron qurilmalar yanada samarali, aqlli va ekologik toza bo'lib, inson hayotiga ko'proq qulaylik va kutilmagan hodisalar keltirishiga ishonish uchun asosga egamiz.

https://www.trrsemicon.com/transistor/mosfet-transistor/mosfet-si2309.html