Bilim insanları, şimdiye kadarki en hızlı ve en verimli yarı iletkeni bulduklarını söylüyor.

Malzeme dünyadaki en nadir elementlerden biriyle yapıldı. Ancak icadın arkasındaki araştırmacılar, daha bol bulunan malzemelerle, nispeten hızlı çalışan benzer yarı iletkenler geliştirilebileceğini savunuyor.

Yarı iletkenler neredeyse tüm modern elektronik aletlerin temelini oluşturuyor. Özellikle de yarı iletken özellikleri gösteren silikon; bilgisayarlar, cep telefonları ve halihazırda kullanılan birçok cihazda var.

Öte yandan, yaygın kullanımlarına rağmen yarı iletkenlerin doğasında bazı kısıtlamalar var. En büyük kısıtlamaysa hızları söz konusu olduğunda ortaya çıkıyor.

Hız sınırlaması neyden kaynaklanıyor?

Bu malzemelerin atomik yapısı titreşimlere maruz kalıyor ve bu da fononlar diye bilinen kuantum parçacıklarının oluşmasına sebebiyet veriyor.

Bu fononlar, elektronik cihazlarda enerji ve bilginin taşınmasından sorumlu olan ve eksitonlar diye bilinen parçacıkların saçılmasına yol açıyor.

Saçılma, nanometreyle ölçülen son derece küçük mesafelerde ve femtosaniyelerle ifade edilen kısa zaman aralıklarında meydana geliyor ve enerjinin ısı olarak yayılmasına neden oluyor.

Bu da son tahlilde bilgi aktarım hızına sınırlama getiriyor.

Dünyanın dört bir yanından bilim insanı, daha hızlı yarı iletkenleri geliştirmek için çalışıyor.

Süper atomik malzeme

Son gelişmenin ardındaysa ABD'deki Columbia Üniversitesi'nden kimya profesörü Milan Delor ve onunla birlikte çalışan doktora öğrencisi Jack Tulyag liderliğindeki bir ekip var.

Ekip, bilimsel dergi Science'ta yayımladıkları bir makalede şimdiye kadarki en hızlı ve en verimli yarı iletkeni açıkladı: Re6Se8Cl2 adı verilen süper atomik bir malzeme.

Re6Se8Cl2'deki eksitonlar, fononlarla temasa girdiklerinde saçılmıyor. Bunun aksine, akustik eksiton-polaronlar adı verilen yeni yarı parçacıklar oluşturmak üzere fononlara bağlanıyor.

Polaronlar birçok malzemede var. Ancak Re6Se8Cl2'dekilerin özel bir şeye sahip: Saçılma olmadan akış yeteneği.

Bu balistik davranış, gelecekte daha hızlı ve daha verimli cihazlar üretilmesini sağlayabilir.

Oda sıcaklığında yapılan deneylerde Re6Se8Cl2'deki akustik eksiton-polaronlar, silikondaki elektronlardan iki kat daha hızlı hareket etti.

Bu, oda sıcaklığında sürekli balistik eksiton hareketinin tespit edildiği ilk malzeme oldu.

Yarı iletkenlerdeki elektronlar genellikle femtosaniye cinsinden ölçülen bir zaman ölçeğinde yalnızca nanometre cinsinden yol kat ettikten sonra dağılıyor.

Buna karşılık, Re6Se8Cl2'deki akustik eksiton-polaronlar, bir nanosaniye boyunca birkaç mikrometreyi başarıyla geçti.

1 nanosaniye, 1 milyon femtosaniyeye eşit. 1 mikrometre de bin nanometreye denk geliyor.

Delor, bunun şimdiye kadar gördükleri en hızlı yarı iletken olduğu görüşünde.

Independent Türkçe, SciTechDaily, Spectrum IEEE

Derleyen: Çağla Üren