ساختار های دوبعدی می تواند به کاهش مصرف انرژی یاری کند - همه ایده های جدید

به گزارش همه ایده های جدید ، دانشمندان برای کاهش مصرف برق سامانه های محاسباتی، ساختار های دوبعدی ویژه ای را طراحی کردند. این ساختار ها نوید کاهش مصرف انرژی در آینده نزدیک را می دهد.

به گزارش گروه دانشگاه همه ایده های جدید ، پژوهشگران یک ساختار چند پشته ای مبتنی بر مواد دوبعدی ساختند که در آن از لایه دی سولفید تنگستن (WS 2) استفاده شده است. در این ساختار لایه دی سولفید تنگستن بین لایه های نیترید بور شش ضلعی (hBN) قرار گرفته است که برهم کنش دوربرد بین لایه های WS 2 متوالی را نشان می دهد که دارای پتانسیل بالا برای کاهش پیچیدگی طراحی مدار و مصرف برق است.

مواد دوبعدی به دلیل ویژگی های جالب توجه الکترونیکی خود به مواد محبوب در میان پژوهشگران تبدیل شده اند و به آن ها امکان استفاده از مواد دوبعدی را در حوزه های فتوولتائیک، نیمه هادی ها و تصفیه آب را می دهد.

پایداری فیزیکی و شیمیایی مواد دو بعدی باعث می گردد تا آن ها با یکدیگر انباشته و یکپارچه شوند. از نظر تئوری، این پایداری مواد دو بعدی امکان ساخت ساختار های دوبعدی مبتنی بر موادی مانند چاه های کوانتومی (CQWs) را فراهم می نماید.

از CQW می توان برای طراحی دیود های تونل زنی رزونانسی استفاده کرد، دستگاه های الکترونیکی که نرخ منفی تغییر ولتاژ با جریان را نشان می دهند و از اجزای مهم مدار های مجتمع هستند. این تراشه ها و مدار ها در فناوری هایی که از سلول های عصبی و سیناپس های مسئول ذخیره سازی حافظه در مغز بیولوژیکی تقلید می نمایند، قابل استفاده هستند.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر میونگ-جائه لی از موسسه علوم و فناوری دائگو جیونگبوک (DGIST) با اثبات اینکه می توان از مواد دوبعدی برای ایجاد CQW استفاده کرد، یک سیستم CQW طراحی کردند که یک لایه دی سولفید تنگستن (WS 2) را بین دو شش ضلعی قرار می دهد. لایه های نیترید بور هگزاگونالی (hBN) یک عایق دو بعدی تقریباً ایده آل با پایداری شیمیایی بالا است. این امر آن را به گزینه ای مناسب برای ادغام با WS 2 تبدیل می نماید که به عنوان یک نیمه هادی دوبعدی شناخته می گردد.

نتایج یافته های این گروه در نشریه ACS Nano منتشر شده است.

این تیم تحقیقاتی انرژی اکسیتون ها، سیستم های تشکیل شده از یک الکترون و یک حفره و تریون ها (اکسیتون متصل به الکترون) را برای CQW اندازه گیری نموده و آن ها را با ساختار های دو لایه WS 2 مقایسه کردند تا اثر برهم کنشی WS 2 را شناسایی نمایند. آن ها همچنین تعیینات ولتاژ/جریان یک CQW واحد را اندازه گیری کردند تا رفتار آن را تعیین نمایند.

نتایج آن ها کاهش تدریجی انرژی اکسیتون و تریون را با افزایش تعداد پشته ها و کاهش ناگهانی دو لایه WS 2 را مشاهده کردند. آن ها این مشاهدات را به ترتیب به برهمک نش بین چاه و برهم کنش شدید WS 2-WS 2 در غیاب hBN نسبت دادند.

این یافته ها می تواند منجر به فراوری و استفاده از تراشه ها و مدار های نیمه هادی کم مصرف شده و انقلابی در صنعت الکترونیک ایجاد کند.