Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi Burç Mısırlıoğlu’nun yürütücüsü olduğu proje, TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırmalarını Destekleme Programı kapsamında destek almaya hak kazandı.
Burç Mısırlıoğlu’nun projesi, “Ferroelektrik/dielektrik tabakalı yapılarda negatif kapasitans kararlılığı ve sınırları” başlığını taşıyor. Proje kapsamında MDBF Öğretim Üyeleri Kürşat Şendur ve Murat Kaya Yapıcı ile İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü’nden Barış Okatan araştırmacı olarak yer alıyor. Projede, yarı iletken tabanlı tranzistörlerde güç tüketimini düşürebileceği öngörülen negatif kapasitans davranışının ferroelektrik/dielektrik çiftli veya daha çok tabakalı yapılarda fizibilitesinin ve kararlığının anlaşılması hedefleniyor.
Projenin önemine değinen Mısırlıoğlu, şunları söyledi: Entegre devrelerin güç tüketimlerini düşürebilmek aygıt boyutlarının azaltılması ile paralel yürüyen bir gayret. Bu devreler çoğunlukla MOSFET (Metal oxide semiconductor field effect transistor – metal oksit yarı iletken alan etkili tranzistor) temelli aygıtlara dayanmakta. MOSFET’ler gözle görülemeyecek küçüklükte, hatta sadece elektron mikroskopları ile ancak gözlemlenebilen aygıtlar. Örneğin bir işlemcide MOSFET’lerden milyarlarcası 1-2 cm2’yi geçmeyen bir alanda bulunabilmekte ve bu nanoteknolojinin en ileri noktalarından biri olarak da gösterilmekte. Buna rağmen bu ve benzeri aygıtlar şu anda dünyadaki elektrik üretiminin %10 kadarını tüketmektedirler. 10 yıl sonra bu miktarın %50’ye yaklaşabileceğini öngören senaryolar mevcut ve dolayısı ile düşük güç tüketimi ile çalışabilmeleri kaçınılmaz bir ihtiyaç. MOSFET aygıtları temelde saniyede milyonlarca kez “on” ve “off” durumları arasında giden gelen elektrik anahtarlarları olarak düşünülebilir ve tahmin edilebileceği üzere “on” durumu aygıttan akımın geçebildiği duruma, “off” ise akımın geçemediği, daha doğrusu yüksek direnç durumuna denk gelmekte. Bilgisayar dilinde “1” ve “0” durumlarına tekabül eden işe bu akımların geçip geçmemesidir esasen. Ferroelektrik malzemeler hafıza işlevi için uzun yıllardır MOSFET'lere entegre edilmek istenmektedir ve bu çalışmalar sırasında “negatif kapasitans” bir nevi "yan etki" olarak yarı iletken endüstrisinin gündemine gelmiştir. Bu etki yolu ile tranzistörün "on” ve “off” durumları arasında gidip gelmesinin yarattığı güç tüketiminin aşağı çekilebilmesi, bu sayede düşük güçlerde çalışabilen MOSFET’lerin yapılabilmesi yoğun ilgi gören ve çalışılan bir konu haline gelmiştir. Biz bu projemizde bir MOSFET aygıtında negatif kapasitansın bazı seçilmiş ferroelektrik-dielektrik nano-tabakalı malzemelerin kararlı bir özelliği olup olamayacağını kuramsal olarak inceleyip bu davranışın fiziğini ve malzeme parametrelerine bağlılığını derinlemesine anlamayı hedefliyoruz. Proje sonunda da bazı aygıt önerileri de yapabilmeyi ümit ediyoruz.