Bilgisayarlar, akıllı telefonlar, elektrikli araçlar. Günümüz teknolojisinin temelinde yer alan silikon, yarı iletken sektörünün uzun süredir değişmeyen yapı taşı. Ancak bu durum değişmek üzere. Penn State Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, silikon kullanmadan bir CMOS bilgisayar üretmeyi başardı. Üstelik bu bilgisayar, yalnızca iki boyutlu (2D) malzemelerden yapıldı.
MALZEME DEVRİMİ GELİYOR
Araştırmacılar, n tipi transistörler için molibden disülfür, p tipi transistörler için ise tungsten diselenid kullandı. Her iki malzeme de atom kalınlığında olup, elektronik özelliklerini ölçeklendikçe koruyabiliyor. Bu da onları silikonun gelecekteki muhtemel halefleri haline getiriyor.
Penn State’te görevli araştırma ekibinin geliştirdiği bu yeni nesil bilgisayar, düşük voltajla çalışıyor ve çok az enerji tüketiyor. Ancak sistem, günümüz silikon tabanlı devrelere kıyasla daha düşük hızda çalışıyor. Araştırmacılar, buna rağmen cihazın temel mantık işlemlerini başarıyla yerine getirebildiğini belirtiyor.
YENİ ÜRETİM TEKNİĞİ KULLANILDI
Bu başarıda, metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) adlı üretim yöntemi önemli rol oynadı. Bu teknikle büyük yüzeyli molibden disülfür ve tungsten diselenid tabakaları üretildi. Her transistör türünden 1.000’in üzerinde üretim yapılabildi. Üretim süreci sonunda transistörlerin eşik voltajları dikkatle ayarlanarak, çalışır durumdaki CMOS mantık devreleri elde edildi.
GELECEĞİN BİLGİSAYARI ŞEKİLLENİYOR
2D malzemelerle çalışan bu CMOS bilgisayar, 25 kilohertze kadar frekanslarda temel işlemleri gerçekleştirebiliyor. Araştırmacılar ayrıca, cihazların performansını değerlendirmek için deneysel verilerle kalibre edilmiş özel bir hesaplama modeli de geliştirdi. Bu model sayesinde, 2D CMOS bilgisayarların mevcut silikon teknolojileriyle kıyaslaması yapılabildi.
SİLİKONUN SONU MU?
Silikon, yaklaşık 80 yıldır elektronik cihazlarda kullanılmakta. Ancak 2D malzeme araştırmaları yalnızca 2010’lu yıllarda gelişmeye başladı. Bu nedenle uzmanlar, bu tür malzemelere dayalı bilgisayarların yaygın kullanımının zaman alacağını kabul ediyor. Yine de Penn State’teki bu çalışma, silikon sonrası döneme dair somut bir adım olarak değerlendiriliyor.
UZUN VADELİ POTANSİYEL YÜKSEK
Araştırma ekibi, çalışmalarında Penn State Üniversitesi’nde bulunan 2D Kristal Konsorsiyumu Malzeme İnovasyon Platformu’ndan (2DCC-MIP) yararlandıklarını ifade etti. Bu tür altyapıların sağladığı olanaklar, yeni nesil teknolojilerin daha hızlı geliştirilmesine olanak tanıyor.
