چرا این تحقیق اهمیت دارد
گسترش چشمگیر هوش مصنوعی و داده های بزرگ منجر به جستجوی عملکردهای الکترونیکی پیشرفته تر و سریع تر محصول ، اساساً در حال تغییر زندگی انسان می شود. قانون مور با پیش بینی مینیاتوری مداوم ترانزیستورها این پیشرفت را پیش می برد. این مقیاس در تاریخی امکان توسعه دستگاه های قدرتمندتر ، کارآمدتر و مقرون به صرفه تر را فراهم می کند. با این حال ، الکترونیک های سنتی مبتنی بر ترانزیستورهای میدانی متالواکید-نشاوس-سازه در حال حاضر با محدودیت های عمده جسمی روبرو هستند. بنابراین ، برای حفظ پیشرفت فناوری ، به دستگاه هایی احتیاج داریم که بتوانند به ویژگی های پیچیده تری دست یابند. پیکربندی دستگاه های منطقی یک مسیر امیدوارکننده برای این منظور است. این دستگاه هایی هستند که رفتار اصلی جراحی آنها می تواند به صورت پویا بسته بندی شود – جابجایی بین شرایط مختلف برای دستیابی به عملکردهای مختلف در صورت درخواست. مزیت اصلی در نیاز بالقوه اجزای فیزیکی کمتر برای انجام مجموعه ای از توابع نهفته است. از طرف دیگر ، ترانزیستورهای سیلیکون معمولی ، ذاتاً محدود هستند: از طریق فرآیندهای دوپینگ غیر قابل برگشت به عنوان نوع N یا P ساخته شده اند ، عملکرد آنها به طور مداوم در تولید تعریف می شود. برای غلبه بر این محدودیت ها ، اکتشاف مواد جدید و معماری های مخرب دستگاه ها ضروری است.
تحقیقات و اکتشافات ما
از زمان لایه برداری در سال 2004 ، گرافن به دلیل هدایت بسیار زیاد و ظرافت مقیاس اتمی شناخته شده است. این کشف باعث مطالعات گسترده ای در مورد مواد 2D شده است. این مواد به دلیل اندازه فوق الذکر آنها ، وعده بزرگی از الکترونیک نسل بعدی می دهند ، که به میدان های الکتریکی اجازه می دهد تا به راحتی آنها را کنترل کنند. علاوه بر این ، تعامل شدید آنها بین نور و تغییر عکس عالی ، آنها را برای تولید دستگاه های نوری بسیار مناسب می کند. مهمترین چیز این است که نیمه هادی های 2D Ambipolar مانند Mote2 و WSE2 بسته به ولتاژ کاربردی دروازه می تواند هر دو الکترون و سوراخ را انجام دهد. این خاصیت برای دستیابی به پیکربندی قطبیت ضروری است. با استفاده از خصوصیات منحصر به فرد مواد 2D ، می توانیم به صورت پویا عملکرد دستگاه را پس از تولید تغییر دهیم ، به عنوان سیگنال های مختلف نوری یا الکتریکی قابل اجرا. مطالعه ما نشان داد که تقاطع های ساده Alld Schottky رفتار را برای دستیابی به ترانزیستورهای سنتی سیلیکون دشوار نشان می دهد. اینها شامل جهت تنظیم برای همیشه با ولتاژ دروازه ، تغییر قطبیت کانال با ولتاژ انحراف از زهکشی و مدولاسیون نور تحت کنترل ولتاژ دروازه است. بر اساس این اکتشافات ، ما معتقدیم که ترکیب کنترل نوری و الکتریکی در چنین تقاطع ها می تواند بر محدودیت های اساسی دستگاه های سنتی غلبه کند ، که امکان استفاده مجدد از دستگاه های نوری دستگاه را فراهم می کند.
پیکربندی
ما ambipolar mote را انتخاب کردیم2 به عنوان یک ماده کانال به دلیل نوآوری عالی و امکان تنظیم انعطاف پذیر سطح آن به تنش دروازه. برای به حداقل رساندن نقص interphase ضمن حفظ رسانایی بالا ، ما از فلزی 2D VSE استفاده کردیم2 به عنوان الکترودها به جای فلزات سه بعدی معمولی. هر دو ماده با استفاده از لایه برداری مکانیکی تهیه و در محل اتصال All-2D Schottky با استفاده از روش انتقال خشک مونتاژ شدند. با تعدیل ولتاژ دروازه ، ولتاژ انحراف از زهکشی و روشنایی نوری با هم ، چندین پدیده مجدداً مشاهده کردیم:
ضبط یک رفتار قابل حمل: در VSE2/mote2 ساختار ، جهت و شدت تصحیح را می توان با استفاده از تنش دروازه به طور قابل توجهی تغییر داد. این تنظیم از تراز نوار ، تراز نوار در ساختار 2D ، که به ترتیب تعدیل میدان الکتریکی بین فاز ساخته شده را که کنترل حمل و نقل رسانه را کنترل می کند ، ناشی می شود.
تحول قطبیت پویا: VSE2/mote2 هتروساختار اجازه می دهد تا پیکربندی مجدد پویا بین عمل جراحی ترانزیستور از نوع N و از نوع P در یک دستگاه واحد انجام شود. این سوئیچ قطبیت ، که توسط ولتاژ انحراف کنترل می شود ، تعداد اجزای مورد نیاز در مدارها را کاهش می دهد ، که به طور قابل توجهی پیچیدگی مدار را کاهش می دهد.
اطمینان از عکس مجدد: ترکیب پیکربندی الکتریکی با خواص عالی جذب نور مواد 2D ، جهت و بزرگی عکس را می توان با استفاده از ولتاژ دروازه و ولتاژ انحراف تغییر داد.
پیکربندی عملکرد منطقی: VSE2/mote2 Schottky Junction انعطاف پذیری عملکردی عالی را نشان می دهد و چندین دستگاه منطقی معمولی را با یک دستگاه جایگزین می کند. این به طور قابل توجهی پیچیدگی زنجیره و مساحت تراشه را کاهش می دهد ، که امکان عملکرد بیشتر در فضای کمتری را فراهم می کند. ما به دروازه های منطقی اصلی ، از جمله XNOR ، و یا IMP ، با استفاده از ترانزیستورهای قابل توجهی کمتر از زنجیره های سیلیکون سنتی دست یافته ایم. این دستگاه می تواند عملکرد خود را در ورودی های مختلف برقی عکس ، سازگار با نیازهای مختلف محاسباتی یا شرایط عملیاتی تغییر دهد و انعطاف پذیری بی سابقه ای را فراهم کند.
دستورالعمل های آینده
مواد 2D ، با خصوصیات منحصر به فرد خود در مقیاس اتمی ، عناصر ساختمان انقلابی برای الکترونیک نسل بعدی هستند. تقاطع های All-2D Schottky یک گام مهم در جهت اجزای بسیار کارآمد و چند منظوره است. با حرکت به جلو ، مطالعه ما بر تولید مقیاس آزمایشگاهی به سمت تحقق مدارهای یکپارچه بزرگ در مقیاس متمرکز خواهد شد. ما در تلاش هستیم تا از فن آوری های نوری برای کوچکتر شدن بیشتر ، سرعت سریعتر ، عملکرد بهتر و مصرف انرژی بیشتر استفاده کنیم. ما برنامه های گسترده ای را در الکترونیک انعطاف پذیر ، مدارهای ایمن و سنسورهای پردازش یکپارچه پردازش تصویر پیش بینی می کنیم و بدون به خطر انداختن کار ، به عملی قابل توجهی دست می یابیم.
