50 yıldan fazladır, silikon transistörler Moore Yasası'nda* belirtilen yaklaşımlara doğru sürekli şekilde çekilmektedir ve artık hız / güç kullanımının temel limitlerine yaklaşmış durumda. Bu limitler göz önüne alındığında, nanomaddeler, önümüzdeki yıllarda transistörlerin performansını artırmak ve yeni uygulamalar geliştirmek için büyük gelecek vaadediyor.

Yüksek performanslı server'lardan (sunucu), ince-film ekranların arkaplanlarına kadar herşeyde farklı bir transistör gerektiği için, yeni madde alternatifleri geliştikçe hedef uygulamayı ve uygulamanın ihtiyacını anlamak daha büyük bir önem kazanıyor.

Bu makalede ise, yüksek performanslı ve ince-film transistörlerin arasındaki ayrım tekrar gözden geçirilerek bu transistörlerde nanomaddelerin kullanılmasındaki faydalar ve zorluklar incelendi. Özellikle, karbon nanotüplerindeki, grafen ve benzeri maddelerdeki gelişmeleri incelemek, bu maddelerin yüksek-performans bilgisayarlarda, ince filmlerde veya tamamen yeni bir teknolojide (esnek ve transparan cihazlar gibi) ihtiyaç olan transistörlerde nasıl kullanılacağını anlamayı sağlayacak yeni araştırmalara da yön veriyor.

Görüntü teknolojisinde kullanılan yüksek performanslı silikon transistörler ve ince film transistörler, temelde minyatürizasyon (küçültme) işlemi için kısıtlanmıştır. Bu cihazlara nanomaddelerin (karbon nanotüpleri, grafen ve molibden disülfit benzeri iki-boyutlu nanomaddeler) uygulanması bu limitlerin bazılarının aşılmasını sağlayabilir.

ALT METİN

Transistörler tüm zamanların saklı kalmış teknolojileri en iyi şekilde mümkün kılan ve bilgisayar, internet, ince mobil ekranlar ve daha birçoğunun geliştirilmesini kolaylaştıran cihazlarıdır. Onlarca yıldır neredeyse her teknolojide transistörler için yapı malzemesi olan silikon, şu günlerde kendi temel sınırlarına ulaşmaya ve gelecek transistör teknolojileri için uygunluğunu yitirmeye başladı. En yeni ekran teknolojileri organik ve ışık yayılımı yapabilen diyotlar kullanmayı sağlayacak gelişmeler için yüzünü hali hazırda, indiyum galyum çinko oksit - IGZO - gibi metal oksit materyallere çevirmiş durumda. Ekran arkaplanı'ndan yüksek-performanlı mikroişlemcilere kadar değişen uygulama alanlarında transistör teknolojisinin geleceği için nanomateryaller çok büyük bir önem ve gelecek vaad ediyor.

Gelişme ve İlerlemeler

15 yıl kadar önce, nanomaddeler transistör üretimi için ciddi bir odak noktası haline gelmeye başladı. Karbon nanotüpleri - tek katmanlı karbon levhasının altıgen biçimde silindirik halde organize olduğu moleküller - bu anlamda dikkati üzerine çeken ilk malzemelerdi ve faydaları geniş bir çevrede hemen yankı bulmuştu.

Elektrik akımını oda sıcaklığında neredeyse sıfır direnç ile iletme özelilkleri, nanotüplerin elektronikte ilgi odağı olmasını açıklıyor. Karbonun allotropu olan Grafen de karbon nanotüplerinin yarattığı bu ilgiden olumlu anlamda faydalandı. Enerji bandı aralığı (boşluğu) eksikliğinden dolayı grafen transistörlerin dijital uygulamalara daha az yatkın olduğu görüldükten sonra, ilgi grafen benzeri iki boyutlu yapılara doğru kaydı.

Şimdi ise, geçiş metallerin dikalkojenitleri (dichalcogenides), X-en nanomadde ailesine mensup (silikens, fosforen vb.) gibi malzemeler nanoelektronik araştırmalarının yeni gözdesi olmuş durumda. Nanomaddelerin transistörlerdeki uygulamaları ile ilgili yeni bir buluş, deney, yöntemin yayımlanmadığı bir gün de geçmiyor ve literatür hergün biraz daha genişliyor. Bu yüzden hem tamamen yeni bir uygulama alanı için nanomaddelerin kullanım şeklinin belirlenmesi hem de nanomaddelerdeki gelişmelerin uygun alanlara yönlendirilebilmesi için bu literatür analizi daha büyük bir önem arz ediyor.

                           Tablo 1 - Yüksek Performans Transistörler ve İnce-film transistörler için metrik sistemde sayısal limitler / hedefler

DIŞBAKIŞ

Her bir nanomaddenin yararları ve pratiği değişiklik göstermektedir ve her biri transistörler için çok farklı şekillerde kullanılabilmektedir. Tüm ihtimallerin anlaşılması ve transistörleri maksimum verimlilikte kullanılabilir hale getirmek için gelecek araştırmalar son derece büyük bir önem taşıyor.



 

* Moore Yasası - 1965 yılında Moore'un yayımladığı makalede "Her 18 ayda bir tümleşik devre üzerine yerleştirilebilecek bileşen sayısının iki katına çıkacağını, bunun bilgisayarların işlem kapasitelerinde büyük artışlar yaratacağını, üretim maliyetlerinin ise aynı kalacağını, hatta düşme eğilimi göstereceğini öngören deneysel (ampirik) gözlem." olarak açıklanan ve kendi adını alan yasası.
1975 yılında bu önermeyi güncelleyerek " "mikroişlemciler içindeki transistör sayısı her yıl iki katına çıkacaktır" demiştir.

 

---

Referans : DOI : 10.2788/770401

---