الجيل الجديد من رقائق الكمبيوتر في تكنولوجيا المستقبل 

تقديم/دكتور رضا محمد طه

الرقائق المستخدمة حالياً في الأجهزة الإلكترونية مصنوعة من السيليكون ، ولعبت دوراً غاية في الأهمية لأكثر من نصف قرن من الزمان ، وهي مادة كما توجد في الواقع ثلاثية الأبعاد، وغاية في الصغر يبلغ حجمها حوالي 3 نانومتر ، وهي أصغر كثيرا من حجم شعرة الإنسان والتي يصل عرضها حوالي 80 ألف نانومتر. ولأنه كلما قل حجم الرقائق زاد من خصائصها بما يساهم في تلبية حاجة الإنسان وطموحه الذي لا ينتهي في ذاكرة وقوة معالجة اكبر من الأنواع المستخدمة.

لذلك تسعى بعض الشركات للإستثمار في شرائح جديدة تصنع من مواد ثنائية الأبعاد رفيقة للغاية تتكون فقط من بضع طبقات من الذرات يطلق عليها اسم دي تو D.2 ، وهذا ما يركز عليه باحثون في مختبر فيزياء البلازما التابع لوزارة الطاقة الأمريكية DOE في برينستون PPPL حيث يبذلون قصارى جهدهم لتطبيق كافة ما لديهم من خبرة في الفيزياء والكيمياء والنمذجة الحاسوبية من أجل إنشاء الجيل الجديد من رقائق الكمبيوتر ذات الميزات الكبيرة ونشرت نتائج البحث مؤخراً في مجلة D Material 2 .

ركز فريق البحث على بديل السيليكون وهي مادة ثنائية الأبعاد تسمي ثنائي كالكوجينيد المعادن الإنتقالية transition -metal dichalcogenide (TMD) بهدف تصميم أنظمة تصنيع تعتمد على البلازما لبناء أشباه موصلات تعتمد على هذه المادة بمواصفات دقيقة ويتم ترتيب الذرات في بنية بلورية أو شبكة حسب متطلبات تكنولوجيا الغد، سيؤدي ذلك إلى تحسين في إنتاج رقائق ذات مواصفات تتناسب مع الجيل التالي الجديد. تشبه مادة TMD شطيرة معدنية صغيرة ، يتكون الخبز فيها من عنصر الكالكوجين : الأكسجين أو الكبريت أو السيلينيوم أو التيلوريوم ، أما حشوة الشطيرة فهي عبارة عن طبقة من المعدن الانتقالي من المجموعات 3 إلي 12 في الجدول الدوري للعناصر.

أوضح الباحثون العيوب التي قد تظهر عند استخدام مادة TMD وركزوا بشكل خاص علي معرفة العيوب التي تتطلب طاقة تكوين ضئيلة لأنها من المرجح أن تحدث ولا يتطلب حدوثها الكثير من الطاقة ، لذا اقترح فريق البحث تحليل هذه المادة بحثا عن العيوب باستخدام تقنيات القياس تسمي التألق الضوئي photoluminescence من أجل معرفة ترددات الضوء المنبعثة من المادة ، بحيث يمكن استخدام تردد الذروة للضوء لتحديد تكوينات الالكترون للذرات في مادة TMD ووجود عيوب الكالكوجين بما يؤدي إلى تحسين في إنتاج رقائق المستقبل.