علماء الفيزياء يصممون بنى نانوية تعمل على تسريع عمل الإلكترونيات

المدينة نيوز:- قام علماء من الجامعة الوطنية الروسية للأبحاث النووية "ميفي"، بالتعاون مع خبراء معهد الفيزياء المعدنية التابع لأكاديمية العلوم الروسية بتصميم ودراسة بنية نانوية مغايرة على أساس زرنيخ الغاليوم، القادرة على تحسين أداء الرقائق الإلكترونية العالية التردد.

إن البنية المغايرة هي عبارة عن مادة من صفائح نمت على ركيزة من أشباه الموصلات المتنوعة، التي تستخدم عادة في الإلكترونيات، يسمح التصميم الكمومي الحديث بإنشاء هذه الصفائح بتلك الخصائص التي تتطلب إنتاج أحدث الأجهزة الإلكترونية.

يمكن تحسين سرعة الأجهزة من خلال زيادة محتوى الإنديوم في الطبقة الموصلة النشطة للمادة.

إذ أن زيادة محتوى الإنديوم يسمح بالحد من كتلة الإلكترونات في البنية، وكذلك يعمل على زيادة سرعتها، ولهذا تزداد سرعة الأجهزة الإلكترونية.

ومع ذلك فإن ما يعيق تحقيق هذا الأمر هو الجهد الميكانيكي للشبكة البلورية في الطبقات المتاخمة.

في هذا الإطار قام علماء الفيزياء من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية "ميفي" بحل المشكلة عن طريق بناء طبقة سميكة انتقالية مع زيادة محتوى الإنديوم في الطبقة النشطة.

ونتيجة لذلك تمكن العلماء من التوصل إلى نسبة 100% مع الحد الأدنى من الإجهاد الميكانيكي.

وقد تم استخدام طريقة التقيل لنمو العينات، وهذه الطريقة تقتضي ترسيب طبقة متبلورة لأشباه موصلات على ركيزة افتراضية، التي يتغير فيها مؤشر الشبكة البلورية لدى نمو الطبقة الانتقالية.

لقد اختار العلماء الظروف المثلى للنمو: درجة حرارة الركيزة وبنية الطبقة الانتقالية وسماكة وتكونية الطبقة النشطة.

ولهذا اكتسبت الهياكل جودة عالية مع تشتت ضئيل للإلكترونات وخشونة صغيرة للسطح (2 نانو متر فقط).

إن الخصائص الإلكترونية للعينات التي تم إنشاؤها في الجامعة الوطنية للأبحاث النووية تم قياسها من قبل المتخصصين في معهد علوم المواد الفيزيائية، فرع سيبيريا التابع لأكاديمية العلوم الروسية، ولتحقيق هذا الهدف أجروا الدراسات المطلوبة في ظل درجات حرارة

منخفضة (من 1.8 كيلفين أو —271.35 درجة مئوية) ضمن مجال مغناطيسي قوي.

وقد سمح ذلك بمراقبة التأثيرات الكمومية في الطبقة النشطة المرتبطة بمحتوى الإنديوم العالي، على وجه الخصوص، تذبذبات المقاومة المغناطيسية وتأثير هول الكمي، والذي بسبب اكتشافه تم الحصول على جائزة نوبل في الفيزياء.

وبحسب رأي الخبراء فإن معطيات الباحثين الروس التي نشرت في المجلة العلمية "Journal of Magnetism and Magnetic Materials" تسمح بتوضيح خصائص ملامح تأثير هول الكمي في البنى النانوية الحديثة.

ويوضح أحد مؤلفي المقال العلمي وهو الدكتور ايفان فاسيليفسكي من قسم فيزياء البيئة المكثفة من الجامعة الوطنية للأبحاث النووية قائلاً: "هذا العمل هو بحث أساسي قبل كل شيء. ومع ذلك فإننا نرى بأنه هناك إمكانية لتطبيقه عملياً.

وهو ناجم بشكل أساسي عن حقيقة أن مثل هذه البنى تتمتع بحركية عالية للإلكترونات وتوفر ترددات عالية لعمل الترانزستورات والرقائق الإلكترونية".