آينده‌ نانوالكترونيك

• Future of the nanoelectronics technology

در شش دهه‌ گذشته از هنگام پيدايش ترانزيستور دوقطبي در آزمايشگاه‌هاي تلفن بل، گسترش پايدار صنعت الكترونيك اندازه‌ ادوات نيمه‌هادي فعال را به كرانه‌هاي آن كوچك‌سازي كرده است. قانون مور كه بيان مي‌دارد هر هجده ماه سرعت ادوات دوبرابر و ابعاد آنها نصف مي‌شود، به پايان سلطه‌ خود نزديك مي‌شود. فناوري تجاري كنوني از يك سو به ابعاد اتمي و از سوي ديگر به چگالي توان حرارتي محدود مي شود‌. به طور خلاصه، علي‌رغم نيروي محرك و توان اقتصادي عظيم پشت اين صنعت، گلوگاه‌هايي واقعي در اين فناوري وجود دارند و خود را هم‌اكنون به وضوح نشان مي‌دهند. مسيرهايي كه احتمالاً اين محدوديت‌ها را مرتفع خواهند ساخت خيلي متعدد نيستند، و شامل نانوالكترونيك دوبعدي، شبكه‌هاي مِمريستوري، اسپينترونيك، ادوات نيمه‌هادي مركب، الكترونيك نوري و نانواپتيك، مي‌شود. هم‌چنين، انرژي خورشيدي و رايانش كوانتومي از ديگر مقوله‌هاي مرتبط هستند كه به توسعه‌ فيزيك و علم مواد اتكا دارند. اين مقاله سه پرسش اساسي را مورد كاوش قرار مي‌دهد: (1) تاريخچه‌ توسعه‌ اين فناوري از بدو پيدايش چگونه بوده است؟ (2) مسيرهاي پژوهشي فعلي در دنيا كدام اند؟ (3) ريشه‌هاي واماندگي در كشور چيست و راه‌كارهاي جبران آن و همراهي با فعاليت‌هاي جهاني چگونه است؟ در اين متن سعي خواهد شد به اختصار برخي از اساسي‌ترين سو برداشت‌ها در مراكز علمي ـ پژوهشي ملي موشكافي شده و پيشنهادهايي براي اختصاص بودجه و شتاب‌دهي به ورود و پيشرفت در اين قلمرو بيان شود، به اميد آن‌كه نسل بعدي متخصصان ما از فضاي گسترده‌تر و فعال‌تري براي پژوهش و پيشرفت برخوردار باشند.

Since the invention of bipolar transistor at Bell AT&T laboratories, the constant development of electronics industry over the past six decades have pushed the size of active semiconductor devices to its boundaries. The Mooreʹs law which dictated doubling speed and halving physical dimensions every 18 months is now facing its end pretty soon. Current commercial technology is now being limited to the atomic spacing on one hand, and power density on the other hand. Solar power as well as quantum computing are also another relevant areas which rely on physics development and the material knowledge. In short, the moving force and economic power behind this industry is enormous, however, technological bottlenecks are real and showing themselves very clearly now. Directions which may ultimately alleviate these restrictions are not too many, including two-dimensional Nano-electronics, memristive networks, spintronics, compound semiconductor devices, optoelectronics interconnects, just to mention a few. This overview will address three important paradigms in this area: 1) What is the development history of this technology from the beginning of creation? 2) Where are the current research path in the world? 3) What are the roots of retardation in our country and what can be done to merge into the international efforts? We will try to plant seeds to resolve some of the most basic misunderstandings in our academia and redirect the technology investments into a much more fruitful direction, with hopes that the next generation of our experts will have a much wider and more active atmosphere to research and progress.