ساخت تطبیق پذیرترین ترانزیستور جهان با همکاری دانشمند ایرانی - فارس کلوب

به گزارش فارس کلوب، خبرگزاری خبرنگاران- دانشمندان اتریشی با همکاری دکتر مازیار سیستانی، دانشمند ایرانی، گام موفقیت آمیزی در ابداع تطبیق پذیرترین ترانزیستور جهان برداشته اند که در یک فلش جا می گیرد.

به گزارش خبرگزاری فارس کلوب به نقل از نانومگزین، تراشه های رایانه ای معمولا از قطعات الکترونیکی تشکیل شده اند که همیشه یک کار را انجام می دهند اما در آینده، انعطاف پذیری بیشتری خواهند داشت زیرا انواع نوی از ترانزیستورهای تطبیق پذیر را می توان در یک فلش قرار داد تا بتوانند وظایف گوناگونی را انجام دهند. این امر، امکانات طراحی تراشه را تغییر می دهد و فرصت های کاملا نوی را در زمینه هوش مصنوعی و شبکه های عصبی ایجاد می کند.

دانشمندان دانشگاه فنی وین(TU Wien) با همکاری دکتر مازیار سیستانی(Masiar Sistani)، دانشمند ایرانی این دانشگاه، بر فناوری متداول مبتنی بر سیلیکون تکیه نکردند؛ بلکه ژرمانیوم را به کار بردند. این یک موفقیت بود و منعطف ترین ترانزیستور جهان اکنون با استفاده از ژرمانیوم تولید شده است. خواص ویژه ژرمانیوم و استفاده از الکترودهای اختصاصی، ابداع نمونه اولیه برای یک مولفه نو را امکان پذیر کرد که ممکن است عصر نوی از فناوری تراشه را آغاز کند.

تحولی که با یک الکترود اضافی ایجاد شد!

ترانزیستور، پایه همه دستگاه های الکترونیکی نو به شمار می رود. ترانزیستور، یک مولفه کوچک است که با توجه به اعمال ولتاژ، به جریان الکتریکی امکان عبور می دهد یا آن را متوقف می کند. این عملکرد، امکان ساخت مدارهای ساده و همچنین ذخیره سازی حافظه را فراهم می کند.

نحوه انتقال بار الکتریکی در ترانزیستور، به مواد مورد استفاده بستگی دارد؛ یعنی وجود الکترون هایی که آزادانه حرکت می کنند و حامل بار منفی هستند یا الکترونی که ممکن است وجود نداشته باشد و به آن نقطه، بار مثبت ببخشد. سپس، موضوع حفره هایی مطرح می شود که در سرتاسر ماده وجود دارند.

در ترانزیستور نوی که در دانشگاه فنی وین ابداع شده است، هم الکترون و هم حفره به طور همزمان با روشی بسیار ویژه دستکاری می شوند. دکتر سیستانی گفت: ما دو الکترود را با یک سیم بسیار نازک از جنس ژرمانیوم به یکدیگر متصل می کنیم که از دو طرف با رابط مخصوص به فلز متصل می شود. بالای این قطعه ژرمانیومی، یک الکترود دروازه مانند، شبیه به الکترودهایی که در ترانزیستورهای معمولی یافت می شوند، قرار می دهیم. عامل مشخص کننده این است که ترانزیستور ما الکترود دیگری دارد که روی رابط میان ژرمانیوم و فلز قرار می گیرد. این الکترود می تواند عملکرد ترانزیستور را به صورت پویا برنامه ریزی کند.

سیستانی ادامه داد: این ساختار، امکان کنترل الکترون ها و حفره ها را به طور جداگانه فراهم می کند. استفاده از ژرمانیوم، یک مزیت مشخص کننده است زیرا ژرمانیوم، ساختار الکترونیکی بسیار ویژه ای دارد. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، جریان الکتریکی همان گونه که انتظار می رود، افزایش می یابد. با وجود این، جریان پس از رسیدن به یک آستانه مشخص، دوباره کاهش می یابد. به این فرآیند، مقاومت دیفرانسیل منفی(Negative Differential Resistance) گفته می شود. ما با کمک الکترود کنترل می توانیم مشخص کنیم که این آستانه در کدام ولتاژ قرار بگیرد. این کار، به ایجاد درجات رهایی نوی می انجامد که می توانیم از آنها استفاده کنیم تا ویژگی هایی را که در حال حاضر نیاز داریم، به ترانزیستور بدهیم.

دانشمند ایرانی، تطبیق پذیرترین ترانزیستور جهان را ابداع می کند

پروفسور والتر وبر(Walter Weber)، از پژوهشگران این پروژه گفت: هوشمندسازی تجهیزات الکترونیکی تا به امروز صرفا با اتصال چندین ترانزیستور به دست آمده است که هر یک از آنها عملکرد نسبتا ابتدایی داشتند. این هوشمندسازی در آینده می تواند به سازگاری ترانزیستور نو کمک کند. عملیات محاسباتی که پیشتر به 160 ترانزیستور نیاز داشت، اکنون به دلیل افزایش تطبیق پذیری، با 24 ترانزیستور امکان پذیر است. بدین ترتیب، می توان سرعت و بازدهی انرژی مدارها را نیز به میزان قابل توجهی افزایش داد.

گروه پژوهشی پروفسور وبر، تنها حدود دو سال است که در دانشگاه فنی وین کار می کنند. پروفسور وبر با کار خود در زمینه تجهیزات الکترونیکی نو و قابل تنظیم مجدد، نامی بین المللی به دست آورده است. دکتر سیستانی، در زمینه تجهیزات الکترونیکی مبتنی بر ژرمانیوم، متخصص است و در زمینه پژوهش در مورد پدیده های حمل و نقل الکترونیکی نیز تخصص دارد. این دو زمینه تخصصی، برای امکان پذیر شدن ابداع ترانزیستور ژرمانیوم تطبیق پذیر، با یکدیگر کاملا هماهنگ هستند.

سیستانی گفت: برخی از جزئیات هنوز به بهینه سازی نیاز دارند اما ما با ابداع نخستین ترانزیستور قابل برنامه ریزی مبتنی بر ژرمانیوم ثابت کردیم که ایده اصلی ما واقعا کار می کند. این یک پیشرفت مشخص کننده برای ما به شمار رود.

هوش مصنوعی

این احتمالات نو، به ویژه برای کاربردهای مربوط به حوزه هوش مصنوعی جالب هستند. وبر گفت: هوش انسانی ما، بر مدارهای در حال تغییر پویا مبتنی است که میان سلول های عصبی وجود دارند. با استفاده از ترانزیستورهای تطبیقی نو می توان مدارها را به روشی هدفمند، مستقیما روی تراشه منتقل کرد.

کاربرد سریع این فناوری نو در حوزه صنعت نیز امکان پذیر است زیرا مواد مورد استفاده، در حال حاضر در صنعت نیمه رسانا به کار می فرایند و هیچ فرآیند کاملا نوی برای تولید لازم نیست. این فناوری از برخی جهات، حتی ساده تر از پیش خواهد بود زیرا امروزه، مواد نیمه رسانا با اتم ها غنی می شوند. این کار برای ترانزیستورهای مبتنی بر ژرمانیوم، ضروری نیست و می توان از ژرمانیوم خالص استفاده کرد.

سیستانی افزود: ما نمی خواهیم فناوری پیشین ترانزیستور را کاملا با ترانزیستور نو خود جایگزین کنیم زیرا این کار، متکبرانه خواهد بود. فناوری نو به احتمال زیاد در آینده، به عنوان یک افزودنی در تراشه های رایانه ای گنجانده می شود.