Bilgisayar Üretiminde Grafen Kullanmanın Bir Yolu Bulundu

Grafen, grafitin 2 boyutlu bir versiyonudur. Tek bir atom inceliğindeki bu yapı, 2004 yılında keşfedildiğinden bu yana mühendislerin, metalurjistlerin ve araştırmacıların ağır ilgisini çekiyor. 

Grafene gösterilen bu ilgi ise elbette ki sebepsiz değil. Çelikten 100-300 kat daha güçlü olan bu unsur, elektriksel akım iletimi açısından da bakırdan çok daha gelişmiştir. Bu nedenle de grafen, en güçlü, en ince ve açık farkla en sağlıklı elektrik iletkeni gereç olarak öne çıkıyor. Grafen, çağdaş yerkürede kullandığımız milyarlarca çip ve elektronik kesim için değerli bir alternatif hammadde durumunda.


Yirmi yıldan uzun bir müddettir, ara irtibatların yapılması için bakır kullanılsa da bu metal, ülkü özelliklere sahip olmaktan epey uzak. Bakır, yapısal olarak fizikî sonlara sahip ve nano ölçekte kullanılması imkansız bir gereç. Bakır inceldikçe direnci artıyor. Direncin artması akımın daha güç geçmesi demek. Bu da yavaşlayan bilgisayarlar manasına geliyor. 

Güç kaybolmadığı, sırf biçim değiştirdiği için de direnci artan bakır daha da ziyade ısınıyor. Bakırın bu yapısı, yarı iletken bölümü için bir tehlike oluşturuyor. Kelamı geçen sanayi 500 milyar dolarlık bir hacme sahip. 


Grafenin en temel sorunu ise bu maddeyi ticari emellere münasip formda mikrobileşenler yapmak için kullanmanın yolunu bilmiyor olmamız. Kaliforniya Üniversitesi’nde Elektronik ve Bilgisayar Mühendisi olan Kaustav Banerjee, hangi kesim laf konusu olursa olsun kolun ilerlemesi için grafeni silikon levhalara bir halde tutturmanın yolunu bulmamız gerektiğini söylüyor. 

Devre üretilirken birinci olarak transistörler imal ediliyor. Transistörler üretildikten sonra, başka süreçlerde yekun sıcaklık, 500 raddeyi aşamaz.

 

Banerjee’nin laboratuvarında yapılan araştırmalar, en ahir yüksek iletkenliğe sahip, nano ölçekli, takviyeli çok katmanlı grafen (DMG) ara temasları, entegre devrelere makul ve yüksek ölçülerde üretmenin yolunu ortaya çıkardı. 

2008 yılında teoriyi ortaya attığından bu yana çalışmalarını devam ettiren araştırmacı, kimyasal buhar temelli bir sistem kullanıyordu. Bu sistemin tek sorunu, yukarıda bahsettiğimiz 500 kademe sıcaklık kısıtlaması idi. 


Banerjee, bu kısıtlamayı aşmak için şahsi bir yol geliştirdi. Bu sistemde, basınç yardımıyla katı halde füzyon süreci gerçekleştiriliyor. Böylelikle grafen, standart olarak kullanılan CMOS üretime dahil olabiliyor. 

Bu teknikte, ülkü kalınlıkta bir nikel şerite grafit tozu dökülüp, 300 kademe sıcaklıkta basınç uygulanıyor. Ortaya grafenli bir yapı çıkmış oluyor. Barenjee ve ekibi bu sistemi denetim ederek, istenilen optimal kalınlığa sahip grafeni ortaya çıkarmayı başardı. Böylelikle daha süratli, güçlü, küçük, hafif, esnek, muteber ve maliyeti düşük bilgisayarlar hayatımıza girebilecek. 

Araştırma, 2018 IEEE içtimasında tanıtıldı ve araştırma hakkında bir makale de Nature Electronics’te yayımlandı. Barenjee ve ekibi artık patentlerini alıp üçüncü partilere üretim yapmayı amaçlıyor.