محققان کشور در طرح « ایجاد در نانو ترانزیستورهای گرافینی سه پایان» با ارائه مدل و طرح مناسب در ساختارهای گرافینی، ایجاد جریان‌های الکتریکی با قطبیدگی اسپینی کامل را دنبال کردند.

به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، پژوهشگران ساختارهای گرافینی را بدلیل خواص منحصربفرد فیزیکی، جایگزین مناسب ترکیبات اکسید ایندیم- قلع بکار رفته در صنایع الکترونیک وسلول‌های خورشیدی و پنل‌های لمسی و تصویری می‌دانند.

در این میان ساختارهای گرافینی لبه زیگزاگی خواص مغناطیسی نیز از خود نشان می‌دهند بنابراین ایده طراحی قطعات الکترونیکی وابسته به اسپین بر مبنای نانو ساختارهای گرافینی و کنترل و بهینه سازی خواص اسپینترونیکی بدون استفاده از مواد مغناطیسی، مورد توجه محققان قرار گرفته است. ایده طراحی، ساخت و استفاده از ترانزیستورهای گرافینی می تواند گامی کارامد در جهت تحولی عظیم در نانو الکترونیک باشد.

از این رو محققان دانشگاه دانشگاه کاشان در این زمینه پروژه « ایجاد جریان‌های خالص اسپینی در نانو ترانزیستورهای گرافینی سه پایان» را با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی انجام دادند. در این طرح با طراحی مناسب و متفاوت کانال در ترانزیستورهای گرافینی سه پایانه و استفاده از خواص مغناطیسی ذاتی لبه‌های زیگزاگی پولک‌های گرافینی، جریان‌هایی با قطبیدگی کامل اسپینی ایجاد شد.

در واقع عدم استفاده از مواد مغناطیسی، ضمن کاهش هزینه‌های ساخت، پراکندگی‌های مغناطیسی را کاهش داده و با توجه به ضخامت کم و طول نانومتری ترکیبات گرافینی، امکان کنترل جریان‌ها را بسادگی با صرف انرژی کمتر و با سرعت بیشتر فراهم می‌کند. با ارائه طرح جدید در ترانزیستورهای گرافینی سه پایانه و ارائه مدل محاسباتی مناسب به شبیه سازی انان پرداخته شده است.

درباره اهمیت انجام این پروژه باید گفت که  صنعت نیم رسانا سالیان گذشته قادر بوده با بهینه سازی سیستم‌های الکترونی، قطعات کوچکتر و سریعتری تولید کند اما این صنعت بدلیل مشکلات تکنیکی و محدودیتهای علمی، در آینده ای نه چندان دور به بن بست رسیده و نیاز به جایگزینی و یافتن صنعت و تکنولوژی جدیدی است. که بتواند در جهت تولید ترانزیستورهای با چگالی بیشتر و با سرعت و بازدهی بیشتر در آینده گام بردارد. ترانزیستورهای اثر میدانی بر پایه گرافین مهمترین گزینه جایگزین نیم رساناهای اکسید فلزی امروزی هستند که علاوه بر دارا بودن خصوصیات الکترونی ویژه امکان کنترل و ایجاد جریانهای اسپینی در این ساختارها فراهم است.

بر این اساس، طراحی و مدلسازی قطعات الکترونیکی وابسته به اسپین بر مبنای نانو ساختارهای گرافینی، امکان کنترل و بهینه سازی خواص اسپین الکترونیکی را در این ساختارها فراهم ساخته و شناخت کامل خواص فیزیکی و مغناطیسی نانو ساختارهای پایه کربنی می تواند گامی موثر در جهت ساخت قطعات الکترونیکی سریعتر، ارزانتر و با مصرف انرژی کمتر باشد. بدین منظور در این طرح با ارائه مدل و طرح مناسب در ساختارهای گرافینی، ایجاد جریانهای الکتریکی با قطبیدگی اسپینی کامل دنبال شد که علاوه بر کنترل بار در نسل آتی ترانزیستورها امکان کنترل اسپینی آنها نیز فراهم شود.

همچنین، از آنجا که ترانزیستورهای اثرمیدانی قلب الکترونیک مدرن هستند و در تمام قطعات الکترونیکی و پردازنده‌ها حضور دارند بنابراین نتایج این تحقیق در گسترش و تولید دانش فنی قطعات الکترونیکی مدرن بر پایه مواد غیر سیلیکونی مفید است.