IEEE Spektrum raporları Araştırmacılardan oluşan bir ekip, yeni nesil 2D transistörleri yalıtmak için kullanılan metal oksit filmin yerine potansiyel bir alternatif olarak kömürü araştırıyor. Eğer kömür, günümüzün metal oksit transistörlerinin yerine başarılı bir şekilde kullanılabilirse, bunun yarı iletken endüstrisi için çok büyük etkileri olabilir.
Yarı iletkenlerin düzgün çalışması için birden fazla malzemeye ihtiyaç vardır. Yarı iletkenler çoğunlukla silikondan yapılırken, silikon transistörleri yalıtmak ve elektrik akımının transistörden çıkmaması gerektiğinde çıkmasını önlemek için ek malzemeler gerekir. Bunun bir diğer terimi ise sızıntıdır. Günümüzün yarı iletkenlerinde metal oksit, sızıntıyı uzak tutmak için silikon transistörleri yalıtıyor.
Ancak bir sorun var: Günümüzde yarı iletken transistörlere olan talep, yapay zeka da dahil olmak üzere birçok faktörden dolayı tüm zamanların en yüksek seviyesinde. Günümüzün yarı iletken transistörlerini oluşturan malzeme olan silikonun bulunması, yarı iletken çiplere olan talebin giderek artması nedeniyle giderek zorlaşıyor. Sonuç olarak, yarı iletken endüstrisi artık silikonun yerini alabilecek yeni, daha kolay bulunabilen malzemeler bulma konusunda çaresiz durumda.
Silikon bazlı yarı iletken transistörlerin yerini almaya yardımcı olabilecek potansiyel bir aday olarak kömürün nasıl keşfedildiği budur. Silikon transistörlerin yerine kömür kullanılmıyor; bunun yerine silikon olmayan transistörler için metal oksidin yerini alacak bir yalıtkan olarak araştırılıyor.
Şu anda silikon transistörlerin yerine grafen ve molibden gibi birkaç başka malzeme araştırılıyor. Bu iki malzemeden yapılan transistörler, inanılmaz düzlüklerinden dolayı 2D transistörler olarak biliniyor. Özellikle grafen tek bir atom kalınlığında çalışabilme kapasitesine sahiptir.
Bununla birlikte, bu 2D transistörlerle ilgili bir sorun, metal oksidin onlara bağlandığında onları yeterince yalıtamamasıdır. Bu, sızıntıya neden olur ve transistörleri çalışmaz hale getirir. Kömürün, grafen ve molibden transistörlerini yalıtma konusunda çok daha yetenekli olduğu ve transistörün son derece düz yüzeyini uygun şekilde yalıttığı bulundu. Metal oksidin başaramayacağı bir başarı.
Kömür izolatörlerine yönelik Ar-Ge henüz başlangıç aşamasındadır. Yine de, şu anda, grafen ve molibden 2D transistörlerini yalıtabilen ve kömüre parlak bir gelecek kazandıran bulunan tek malzeme bu. Aynı zamanda yüksek bolluk, kolay üretim ve zengin nanoyapı dahil olmak üzere birçok başka avantajı da vardır ve bu da onu gelecekte yarı iletken üretimi için ideal bir malzeme haline getirir.