Harvinainen alkuaine materiaaliksi nopealle elektroniikalle

08.06.2018

Purdue-tellureeni-nopea-elektroniikka-300-t.jpgPurduen yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden kaksiulotteisen materiaalin, joka on johdettu harvinaisesta telluurista. Siitä voi tehdä transistoreita, jotka kuljettavat virtaa paremmin mikrosiruilla.

Löytö lisää luetteloa äärimmäisen ohuista, kaksiulotteisista materiaaleista, joilla insinöörit ovat pyrkineet parantamaan mikrosirujen transistoreiden toimintanopeutta.

Muut kaksiulotteiset materiaalit, kuten grafeeni, mustafosfori ja siliseeni, eivät ole stabiileja huonelämpötilassa tai eivät ole toteutettavissa tuotantomenetelmillä, joita tarvitaan valmistaa nanoteknisesti tehokkaita transistoreita suurinopeuksille piireille.

"Transistorien täytyy ajaa huomattavia virtoja, jotta toteuttaa nopeaa elektroniikkaa", sanoi Purduen sähkö- ja tietotekniikan professori Peide Ye. "Yksiulotteiset langat, joista tällä hetkellä muodostetaan transistoreita, ovat hyvin pieniä poikkileikkauksiltaan. Mutta kaksiulotteinen materiaali, joka toimii arkkina, voi siirtää virtaa laajemmalla poikkileikkausalalla."

Telluureeni, kaksiulotteinen kalvo, jonka tutkijat löysivät telluurista saavuttaa stabiilin, arkkimaisen transistorirakenteen, jolla on nopeammin liikkuvat kantajat eli elektronit ja aukot.

"Vaikka telluuri ei ole runsas maapallon kuoressa, tarvitsemme sitä vain vähän syntetisointiin liuosmenetelmän kautta. Ja tietyssä erässä meillä on erittäin suuri tuotantosaanto kaksiulotteista tellureenimateriaalia", toteaa Purduen Industrial Engineering -yliopiston apulaisprofessori Wenzhuo Wu.

Koska elektroniikkaa käytetään tyypillisesti huonelämpötilassa, luonnostaan vakaat tellureenitransistorit ovat käytännöllisempiä ja kustannustehokkaampia kuin muut kaksiulotteiset materiaalit, jotka vaativat tyhjökammiota tai alhaisen käyttölämpötilan vastaavan vakauden ja suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Suuremmat tellureenin kidehiutaleet merkitsevät myös vähemmän hiutaleiden ja elektronien liikkeiden välisiä esteitä. Ongelma, joka johtuu muiden kaksiulotteisten materiaalien lukuisemmista, pienemmistä hiutaleista.

"Hyvä kantajien liikkuvuus huoneen lämpötilassa merkitsee enemmän käytännön sovelluksia", visioi Ye. Nopeammin liikkuvat elektronit ja aukot johtavat sitten korkeampiin virtoihin sirulla.

Tutkijat ennakoivat, että tellureeni voisi olla monitoiminen materiaali, jolla voi olla käyttöä myös muissa sovelluksissa, kuten joustavat painetut laitteet, jotka muuntavat mekaaniset värinät tai lämmön sähköksi.

21.02.2019Monimuotoisia kaksiulotteisia
20.02.2019Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle
19.02.2019Lisäkalvo tekee litiumioniakuista turvallisia
18.02.2019Uusia materiaaleja elektroniikalle
15.02.2019Elektronien nestettä huonelämpötilassa
14.02.2019Parempaa orgaanista seostusta ja rajapintoja
13.02.2019Eksitoneja, bieksitoneja ja polaritoneja samassa materiaalissa
12.02.2019Muistitekniikan kehityssuuntia
11.02.2019Vähemmän kohinaa
08.02.2019Protoneista akkujen varausten siirtäjä?

Siirry arkistoon »