Moore Yasası’nın el çabukluğu, şimdiye kadar yapılmış en büyük teknolojik sihirlerden biridir. Avucunuzun içine sığan elektronik bileşenler uzun zamandan beri atomik hale geldi ve kuantum dünyasında yerlerini çoktan aldılar bile. Ancak, bu eğilimin de zirvesine yaklaşıyoruz. Nature dergisinde bu hafta yayınlanan bir makaleye göre, Şanghay’daki Tsinghua Üniversitesi’ndeki bilim adamları tarafından 0.34 nanometre (nm) uzunluğunda — kabaca tek bir karbon atomunun büyüklüğünde — bir grafen transistör kapısı geliştirildi. Şimdi Moore Yasası nedir biraz bilgi verelim.
Moore Yasası Nedir?
Moore Yasası, Intel şirketinin kurucularından Gordon Moore’un 19 Nisan 1965 yılında Electronics Magazine dergisinde yayınlanan makalesi ile teknoloji tarihine kendi adıyla geçen yasa.
Her 18 ayda bir tümleşik devre üzerine yerleştirilebilecek bileşen sayısının iki katına çıkacacağını, bunun bilgisayarların işlem kapasitelerinde büyük artışlar yaratacağını, üretim maliyetlerinin ise aynı kalacağını, hatta düşme eğilimi göstereceğini öngören deneysel (ampirik) gözlem.
Yazımıza tekrardan dönelim;
Transistör boyutunun önemli bir metriği, transistörleri açıp kapatan yarı iletken bir bileşen olan geçittir. Önceki araştırmalar, kapı uzunluklarını bir nanometre kadar düşürmüştü.
Kapı uzunluklarını tek atom boyutuna küçülterek yapılan son araştırmalar aşılması zor olacak yeni bir kriter oluşturmaktadır.
Araştırmacı Tian-Ling Ren “Gelecekte, 0.34 nm’den daha düşük bir kapı uzunluğu yapmak neredeyse imkansız olacak” dedi. “Bu Moore Yasası’nın geldiği son nokta olabilir diyor.
Transistörler üç parçadan oluşur. Bunlar taban, bir toplayıcı ve bir yayıcıdır. Taban, daha büyük elektrik beslemesi için kapı kontrol cihazıdır. Aynı zamanda akımın geçmesini ya da geçmemesini sağlayan kapı diye tabir edilen yapılar da vardır.
Kapılar kendisine verilen voltaja bağlı olarak akımı açar veya kapatır.
Transistörlerde kapıların minimize edilmesi son yıllarda bazı ilgi çekici malzemelere dayanıyordu.
Bir Atom Boyutunda Transistör Kapısı
Araştırmacılar, 2016 yılında bir nanometrelik bir kapı uzunluğuna ulaşmak için karbon nanotüpleri (silindirlere sarılmış tek atomlu kalın karbon tabakaları) ve molibden disülfür adı verilen iki boyutlu bir malzeme kullandılar.
Elektrik akımları molibden disülfidde daha fazla dirençle karşılaşır. Silikon daha iyi bir yarı iletken olmasının yanında kapı uzunlukları beş nanometrenin altına düştüğünde, elektronlar silikon transistörlerdeki kapılardan sızar. Molibden disülfidin doğal direnci en küçük ölçekte bu sızıntıyı önler.
En son çalışmadaki araştırmacılar ayrıca kanal malzemesi ve karbon bazlı bir kapı için molibden disülfür seçtiler.
Ancak seçilen malzeme bir nanometre olan karbon nanotüplerden daha küçük görünüyorlardı.
Bir nanotüp açtığımızda ve grafen adı verilen karbon atomlarından yapılmış bir tabaka elde edilebilmektedir.
Grafen, biri mükemmel iletkenlik olan her türlü ilginç özelliğe sahiptir. Grafenin keşfedilmesi de Nobel ödülünü getirmiştir.
Bir grafen tabakasının genişliği ve uzunluğu elbette bir nanotüpten daha büyüktür. Ancak kenarı tek bir karbon atomu kalınlığındadır. Ekip bu özelliği kullandı.
Tabanın inşası için, bilim adamları önce bir silikon dioksit tabakası kullandılar.
Daha sonra, kimyasal buhar biriktirme olarak bilinen bir grafen sentez yöntemi kullanarak, silikon dioksitin üstüne bir grafen tabakası ve grafenin üstüne bir alüminyum oksit tabakası yerleştirdiler.
Grafeni sandviçleyen alüminyum oksit ve silikon dioksit izolatör olarak çalışır, böylece transistörün elektriksel özelliklerinin geri kalanından bloke olur.
Daha sonra, evinizin merdivenleriyle aynı formdaki bir basamağı, sıkıştırılmış malzemelere oydular ve grafen tabakasının kenarını basamağın dikey duvarına maruz bırakarak atomik olarak ince bir geçitle sonuçlandılar. Buna “yan duvar transistörü” denir.”
Son olarak, bilim adamları kapı ile kanal arasında bir boşluk oluşturmak için bir hafniyum oksit kaplaması uyguladılar, ardından kanalı oluşturmak için bir molibden disülfür tabakası izlediler. Daha sonra, biri üst basamağa, diğeri alt basamağa olmak üzere iki metal elektrodu kaynak ve drenaj olarak yerleştirdiler.
Kapının çalışmasını sağlamak için, araştırmacıların uyguladıkları yeni teknikte grafeni tam olarak düzenlemesine gerek yoktur.
Karbon nanotüpleri kullanmanın en zor yönlerinden biri, tam olarak ihtiyaç duydukları yere yerleşmelerini sağlamaktır.
Açık olmak gerekirse, bu bir kavram kanıtı çalışmasıdır; araştırmacılar yaklaşımı anlamlı bir şekilde ölçeklendirmediler.
Ren ayrıca molibden disülfür gibi 2D malzemelerin hala pahalı olduğunu ve ölçekte yüksek kaliteli ürünler üretmenin zor olduğunu belirtiyor.
Önümüzdeki yıllarda, çok yönlü silikon transistörler gibi yeni teknolojilerin dizüstü bilgisayarınıza veya telefonunuza girme olasılığı giderek artmaktadır.
Ayrıca, Moore Yasası’nın sonucunun — bilgisayarların üstel bir oranda daha güçlü ve daha ucuz olmaya devam edeceği — yazılım değişikliklerinden veya mimari değişikliklerden etkilenebileceğini de belirtmek gerekir.
Bununla birlikte, çalışmalar minyatürleşmenin sınırlarını araştırıyor ve daha iyi tanımlıyor, yıllarca kırılmayacak bir alt sınır kuruyor olabilir.
Ayrıca, en çok arzu edilen özelliklerinden yararlanmak için yongalarda 2D malzemelerin kullanılması konusunda akıllıca bir yaklaşım ortaya koymaktadır.
Eğer uygulanan bu teknik daha da geliştirilirse yaygın olarak kullanılan yonga üretim teknolojisine dayanan stratejinin bir miktar ölçeklenebilirlik potansiyeli olduğu görülmektedir.
Kaynak: singularityhub
