Günümüz şartlarında yarı iletken alanının en kritik bileşeni hiç şüphesiz ki silikondur. Ancak bir süredir silikona bir alternatif geliştirilmesi için ummalı çalışmalar yürütülüyor. Bu bağlamda bilim insanları “süper atomik” bir malzemenin şimdiye kadarki en hızlı ve en verimli yarı iletken olduğunu, aynı zamanda enerjiyi silikondan çok daha hızlı taşıyabildiğini keşfettiler.
Elektronik cihazların kalbi olan yarı iletkenler için silisyum şu anda paha biçilemez değere sahip. Bu malzemeler transistörlerin ve entegre devrelerin temelinde yatmakta ve akıllı telefonlardan süper bilgisayarlara kadar her şeyin altyapısını oluşturmakta. Columbia Üniversitesi’ndeki bilim insanları, geri kalan her şeyden daha iyi performans gösteren yeni bir yarı iletken malzeme buldular. Re6Se8Cl2 olarak bilinen malzeme renyum, selenyum ve klor karışımından oluşuyor ve atomları bir araya gelerek büyük bir atom, bir “süper atom” gibi davranıyor. Hızını da buradan alıyor.
Silikondan çok daha hızlı bir çözüm keşfedildi
Herhangi bir malzemede atomik yapı, elektronlar veya eksitonlar gibi enerji taşıyan parçacıkları dağıtabilen fonon adı verilen kuantum parçacıkları olarak hareket eden küçük titreşimler yayar. Bu enerji, ısı olarak hızla kaybolur ve onu yönetmek elektronik çiplerin ve sistemlerin tasarımında sürekli karşılaşılan temel bir sorundur. Ancak keşfedilen Re6Se8Cl2‘nin küçük bir numarası var. Eksitonları, fononlar tarafından vurulduklarında dağılmıyor, aslında onlara bağlanıyor ve akustik eksiton-polaronlar adı verilen başka bir form oluşturuyor. Bunlar hala enerji taşıyabilmekle birlikte, normal eksitonlardan çok daha yavaş hareket ediyorlar. En nihayetinde ise ilginç bir şekilde bu, silikondan daha yüksek hızlara yol açıyor.
Kaplumbağa ve tavşan hikayesi
Yukarıdaki terimler belki çok teknik gelmiş olabilir. Bu yüzden süreç için bir analoji yapmamız isabetli olacaktır. Muhtemelen hepimiz hayatımızda en azından bir kere kaplumbağa ve tavşanın o ikonik hikayesini dinlemişizdir. İkisi arasındaki yarışı beklenmedik bir şekilde nasıl kaplumbağa kazanıyorsa keşfedilen yarı iletken tarafında da durum oldukça benzer. Şöyle ki, elektronlar silikon üzerinde inanılmaz hızlarda hareket edebilirler anlar bunlar tavşan gibi olur olmadık yerlere sıçrama eğilimi taşıyorlar. Haliyle bu yolculuk, ideal yolculuk türü değil. Öte yandan Re6Se8Cl2’deki elektronlar kaplumbağa gibi ilerliyorlar, sağa sola sıçramıyor, fononlardan etkilenmiyor ve nihayetinde zaman içinde daha uzağa, daha tutarlı bir şekilde ilerliyorlar.
Yukarıda söylediklerimizin ışığında araştırma ekibi, bu malzeme kullanılarak yapılan elektronik cihazların mevcut olanlardan altı kat daha hızlı olabileceğini tahmin ediyor. Ancak Re6Se8Cl2 için yolun henüz çok başındayız ve çoğu şey teorik seviyede kalıyor. Araştırmanın yazarlarından Milan Delor, “Re6Se8Cl2, enerji nakli açısından, en azından şu ana kadar bildiğimiz en iyi yarı iletken” dedi.
Belki Re6Se8Cl2 olarak adlandırılan malzemeyi hiçbir zaman görmeyeceğiz ancak araştırma ekibi, benzer davranışlar sergileyebilecek daha erişilebilir ve daha ucuz malzemelerin bulunabileceğine inanıyor.
Kaynak: Donanimhaber – https://www.donanimhaber.com/super-atomik-malzeme-kesfedildi-yari-iletken-devrimi-kapida–170562
