أعلن باحثون صينيون عن تحقيق تقدم كبير في مجال إنتاج أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد (2D)، حيث تمكنوا من الوصول إلى معدلات نمو أسرع تصل إلى 1000 مرة مقارنة بالطرق التقليدية.

ويمثل هذا التطور خطوة مهمة نحو تطوير جيل جديد من الرقائق الإلكترونية القادرة على تلبية الطلب المتزايد الناتج عن تطبيقات الذكاء الاصطناعي والنماذج اللغوية الكبيرة.

الضغط المتزايد على تقنيات السيليكون التقليدية

مع تزايد الاعتماد على أنظمة الذكاء الاصطناعي، أصبحت البنى الحالية للرقائق تواجه حدودها التقنية.

ولسنوات طويلة، اعتمدت الصناعة على قانون مور الذي ينص على تضاعف القدرة الحاسوبية كل عامين تقريبا. لكن مع اقتراب حجم الترانزستورات من المستوى الذري، بدأت تظهر تحديات كبيرة مثل:

التأثيرات الكمومية

صعوبة تبديد الحرارة

قيود التصنيع الدقيقة

وهذه العوامل تجعل الاستمرار في تصغير الرقائق باستخدام السيليكون التقليدي أمرًا أكثر تعقيدا.

أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد كبديل واعد

تُعد المواد ثنائية الأبعاد من أبرز الحلول المقترحة لما بعد قانون مور، إذ تتميز بسماكة ذرية رقيقة جدا، مما يسمح بتحسين الأداء وكفاءة استهلاك الطاقة مع الاستمرار في تصغير الترانزستورات.

تحديات تقنية تعيق التقدم

تعتمد كفاءة هذه المواد على عملية تُعرف باسم “التطعيم” (Doping)، حيث يتم إدخال ذرات غريبة بكميات صغيرة لتعديل الخصائص الكهربائية.

ويتطلب تشغيل الأجهزة الإلكترونية الحديثة نوعين من أشباه الموصلات:

نوع n (غني بالإلكترونات)

نوع p (غني بالفجوات)

ورغم توفر مواد ثنائية الأبعاد من النوع n بكفاءة عالية، لا تزال المواد من النوع p تعاني من ضعف الأداء والاستقرار، مما يمثل عائقا رئيسيا أمام تطوير رقائق متكاملة باستخدام هذه التقنية.

ابتكار طريقة جديدة لتجاوز القيود

لمواجهة هذه التحديات، طوّر فريق بحثي بقيادة العلماء:

Zhu Mengjian

Ren Wencai

Xu Chuan

من Institute of Metal Research طريقة جديدة لتحضير أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد.

وتهدف هذه التقنية إلى تحسين خصائص المواد وتجاوز القيود الحالية التي تعيق استخدامها على نطاق واسع في الصناعة.

استخدام الذهب لتسريع الإنتاج بشكل غير مسبوق

أعاد الباحثون تصميم تقنية الترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، من خلال استخدام طبقة مزدوجة من الذهب والتنغستن في الحالة السائلة كركيزة للنمو.

وقد أتاح هذا الابتكار:

إنتاج مواد شبه موصلة على مستوى الرقاقة (Wafer-scale)

التحكم في خصائص التطعيم الكهربائي

تسريع عملية النمو بشكل كبير

وشملت النتائج تصنيع طبقات أحادية من مركب نيتريد السيليكون والتنغستن بخصائص قابلة للتعديل.

تأثيرات محتملة على مستقبل صناعة الرقائق

يمكن أن يمهد هذا التطور الطريق أمام:

تصنيع رقائق أسرع وأكثر كفاءة

تقليل استهلاك الطاقة في الأجهزة

دعم التوسع في تطبيقات الذكاء الاصطناعي

كما قد يساعد في تجاوز القيود التي تواجه تقنيات السيليكون الحالية، ما يفتح المجال أمام جيل جديد من المعالجات المتقدمة.