تستخدم اليوم أشباه الموصلات في الشرائح الإلكترونية التي تشغل كل الأجهزة الالكترونية التي تحيط بنا من الهاتف الذكي إلى جهاز التكييف والتليفزيون و البطاقة البنكية وآلة صنع القهوة والسيارة الكهربائية.

وتصنع اليوم معظم أشباه الموصلات من السيليكون وهي مواد يمكن أن تنقل الكهرباء وفق شروط محددة، فهي تلعب دور النواقل مثل المعادن وتلعب دور العوازل مثل البلاستيك ويمكن التحكم بناقليتها مما يجعلها مناسبة لصناعة الترانزستورات والشرائح الالكترونية.

يسعى الباحثون لتطوير مواد جديدة مبتكرة تتمتع بخصائص أفضل من السيليكون لصناعة شرائح أسرع وأقل حجماً، ويبدو أن هذا بدأ يتحقق منذ بداية عام 2024 على أيدي فريق من الباحثين في معهد جورجيا للتكنولوجيا، الذين نجحوا في تصميم أول شبه موصل في العالم باستخدام الجرافين.

و الجرافين عبارة عن هيكل ثنائي الأبعاد يشبه قرص العسل، يتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون منتظمة في شبكة سداسية. ومعروف بصفاته الاستثنائية، كالناقلية القوية للتيار الكهربائي ومتانته الميكانيكية والمرونة.

وقد توصل الباحثون في معهد جورجيا لصناعة شبه موصل منه يمكن أن يكون بديلاً للسيليكون لأنه متوافق تماماً مع طرق معالجة الإلكترونيات الحالية فيكفي استبداله بدوائر السيليكون ليبقى كل شيء يسير كما هو.

ويتميز شبه الموصل الجديد بالسرعة، فيمكن للالكترونات داخل الجرافين التحرك بسرعة أكبر ب 10 مرات من سرعتها في السيليكون مما يجعل الشرائح التي تستخدمه أسرع بكثير.

أما عن طريقة صناعة أشباه موصلات الجرافين فقد تمت زراعته على رقائق كربيد السيليكون باستخدام أفران متخصصة. فتشكل بذلك الجرافين الفوقي -وهو طبقة واحدة تلتصق بالوجه البلوري لكربيد السيليكون، ويرتبط الجرافين الفوقي كيميائيا بكربيد السيليكون مما يعطيه خصائص شبه الموصلات.

يشكل هذا إنجازاً في مجال صناعة أشباه الموصلات، ورغم ذلك فمن غير المرجح أن يحل محل السيليكون بالكامل في المستقبل القريب فما زال تصنيع السيليكون أسهل وأرخص.