يقوم الباحثون بالتحقيق في حركة الثقب في الجرمانيوم المجهد بشكل مضغوط على السيليكون لتحسين أداء الجيل التالي من الإلكترونيات.
العلماء من جامعة وارويك وحقق المجلس الوطني للبحوث في كندا رقما قياسيا جديدا من خلال إنشاء وقياس أعلى “حركة ثقب” تمت ملاحظتها على الإطلاق في مادة تعمل مع تكنولوجيا السيليكون القياسية.
عادةً ما يتم تصنيع أجهزة أشباه الموصلات اليوم من السيليكون (Si). وبما أن هذه المكونات أصبحت مدمجة بشكل متزايد ومعبأة بإحكام، فإنها تولد المزيد من الحرارة وتبدأ في الاقتراب من حدود الأداء الأساسية. يكتسب الجرمانيوم (Ge)، الذي ظهر في بعض أقدم الترانزستورات في الخمسينيات، اهتمامًا متجددًا حيث يبحث الباحثون عن طرق للاستفادة من أدائه الإلكتروني الأقوى مع الاستمرار في الاعتماد على طرق التصنيع الراسخة المستخدمة في السيليكون.
وفقا لدراسة جديدة نشرت في المواد اليوم، اتخذت مجموعة بحثية برئاسة الدكتور ماكسيم ميرونوف من وارويك خطوة مهمة نحو الأنظمة الإلكترونية المستقبلية. قام الفريق بتطوير طبقة جرمانيوم رقيقة نانومترية والتي تم توترها بشكل مضغوط وزراعتها على السيليكون، مما أدى إلى مادة تسمح للشحنات الكهربائية بالسفر بشكل أسرع من أي وقت مضى مع الحفاظ على توافقها الكامل مع عمليات إنتاج الرقائق الحالية.
يقول ماكسيم ميرونوف، الأستاذ المشارك ورئيس مجموعة أبحاث أشباه الموصلات، قسم الفيزياء، جامعة وارويك: “الحركة التقليدية العالية أشباه الموصلات مثل زرنيخيد الغاليوم (GaAs) باهظة الثمن ومن المستحيل دمجها مع صناعة السيليكون السائدة. تجمع المادة الكمومية الجديدة المصنوعة من الجرمانيوم على السيليكون (cs-GoS) المضغوطة بين قابلية التنقل الرائدة عالميًا وقابلية التوسع الصناعي – وهي خطوة رئيسية نحو الدوائر المتكاملة الكمومية العملية والكلاسيكية واسعة النطاق.
هندسة الجرمانيوم النظيف للغاية على السيليكون
تم تحقيق هذا الإنجاز من خلال هندسة طبقة رقيقة من الجرمانيوم بعناية فوق رقاقة السيليكون. ومن خلال تطبيق الكمية المناسبة من الضغط على طبقة الجرمانيوم، قاموا بإنشاء بنية بلورية فائقة النظافة تسمح للشحنات الكهربائية بالتدفق دون مقاومة تقريبًا.
عند تقييمها، أظهرت المادة قدرة حركة ثقب قياسية تبلغ 7.15 مليون سم2 لكل فولت في الثانية (مقارنة بـ ~450 سم2 لكل فولت في الثانية في السيليكون الصناعي)، مما يعني أن الشحنة يمكن أن تتحرك عبره بسهولة أكبر بكثير من السيليكون. وهذا يمكن أن يمكّن الرقائق المستقبلية من العمل بشكل أسرع وتبديد طاقة أقل.
ويضيف الدكتور سيرجي ستودينيكين، مسؤول الأبحاث الرئيسي في المجلس الوطني للبحوث في كندا: “يضع هذا معيارًا جديدًا لنقل الشحنة في أشباه الموصلات من المجموعة الرابعة – المواد الموجودة في قلب صناعة الإلكترونيات العالمية. إنه يفتح الباب أمام إلكترونيات وأجهزة كمومية أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة ومتوافقة تمامًا مع تكنولوجيا السيليكون الحالية.”
يؤسس البحث طريقًا جديدًا للإلكترونيات فائقة السرعة ومنخفضة الطاقة، مع تطبيقات محتملة تشمل معالجة المعلومات الكمومية، والكيوبتات الدورانية، ووحدات التحكم المبردة للمعالجات الكمومية، والذكاء الاصطناعي، وأجهزة مراكز البيانات ذات متطلبات الطاقة والتبريد المنخفضة.
المرجع: “تتجاوز حركة الثقب في الجرمانيوم المتوتر على السيليكون 7 × 106 سم2V-1s−1” بقلم ماكسيم ميرونوف وأليكس بوجان وسيرجي ستودينيكين، 8 أكتوبر 2025، المواد اليوم.
دوى: 10.1016/j.mattod.2025.10.004
التمويل: EPSRC، برنامج تحدي أجهزة الاستشعار الكمومية التابع للمجلس الوطني للبحوث
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
نشر لأول مرة على: scitechdaily.com
تاريخ النشر: 2025-11-27 14:46:00
الكاتب: University of Warwick
تنويه من موقع “yalebnan.org”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
scitechdaily.com
بتاريخ: 2025-11-27 14:46:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “yalebnan.org”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
موقع "yalebnan" منصة لبنانية تجمع آخر الأخبار الفنية والاجتماعية والإعلامية لحظة بلحظة