Ihanteellisen puolijohdemateriaalin metsästystä

08.08.2022

Fuhan-transistorin-kutistaminen-250-t.jpgTransistoreita edelleen kutistettaessa on tutkittava aiempaa tarkemmin sen keskeisen rajapinnan materiaalien keskinäistä käyttäytymistä.

Kiinalaisen Fudanin yliopiston Ye-Fei Li ja Zhi-Pan ovat tunnistaneet koneoppimisen avulla kaksi puolijohdemateriaalia, joilla tulisi olla vankkoja esteitä tunneloinnille, kun niistä muodostetaan transistorirakenteita, joiden sivumitat ovat vain yhden nanometrin verran.

Koneoppimisen avulla Li ja Liu simuloivat tuhansia kenttävaikutustransistoreja, jotka koostuvat puolijohtavasta piikerroksesta (Si) yhdessä eristävän piidioksidikerroksen (SiO2) kanssa.

Kaikkiaan lähes 2500 simuloidusta hilarakenteesta havaittiin, että vain 40 sisälsi kuvion, joka toistui jokaisella nanometrillä. Näistä 40:stä vain 10 oli stabiileja – niiden rajapintarakenteen energia oli samanlainen kuin niiden bulkkirakenteella – vaatimus hyvin toimivalle transistorille.

He havaitsivat myös, että näiden kahden materiaalin suuntaus suhteessa toisiinsa oli avain rakenteen tehokkaaseen toimintaan. Lopulta he tunnistivat kaksi järjestelmää, Si(210) ∕SiO2(102) ja Si (211) ∕SiO2(112), jotka minimoivat kvanttitunnelointivaikutukset.

Tutkijat aikovat jatkossa käyttää tekniikkaansa muiden transistorimateriaalien, kuten galliumnitridin ja piikarbidin, tutkimiseen.

MIT:n, Houstonin yliopiston ja muiden instituutioiden tutkijoiden ryhmä on puolestaan osoittaneet, että kuutiollinen booriarsenidi on paras koskaan löydetty puolijohdemateriaali.

Fuhan-transistorin-MIT-kuutiollinen-250-t.jpgJo aiemmat kokeet osoittaneet, että kuutiollisen booriarsenidin lämmönjohtavuus on lähes 10 kertaa suurempi kuin piin ja että sillä on erittäin hyvä kaistaero.

Nyt voitiin todistaa, että booriarsenidilla on korkea liikkuvuus sekä elektronien että aukkojen suhteen, joten sillä on kaikki ihanteellisen puolijohteen tärkeimmät ominaisuudet. Piillä on hyvä elektronien liikkuvuus, mutta huono aukkojen liikkuvuus. Myös muilla materiaaleilla, kuten galliumarsenidilla, jota käytetään laajalti lasereissa, on hyvä elektronien, mutta huonompi aukkojen liikkuvuus.

"Lämpö on nyt monien elektroniikkalaitteiden suuri pullonkaula", sanoo Shin, lehden johtava kirjoittaja. "Piikarbidi korvaa piin tehoelektroniikassa suurissa sähköajoneuvoteollisuudessa. Kuvittele, mitä booriarsenidit voivat saavuttaa, 10 kertaa korkeammalla lämmönjohtavuudella ja paljon suuremmalla liikkuvuudella kuin piillä. Se voi olla pelin muuttaja."

Toistaiseksi kuutiometristä booriarsenidia on valmistettu ja testattu laboratorioissa vain pienissä erissä, jotka eivät ole yhtenäisiä. Se,että voidaanko sitä valmistaa käytännössä ja taloudellisesti on vielä arvoitus.

Aiheesta aiemmin:

Eristeidenkin on ohennuttava

Atomin ohut transistori puolittaa muutosjännitteen
29.09.2022Optisia kuituja perovskiitista
28.09.2022Kvanttiväylä avaa tietä
27.09.2022Älykkäät mikrorobotit kävelevät itsenäisesti
26.09.2022Pienenergian keruuta ja viittomakielen tulkintaa
24.09.2022Uusi turkki kvanttikissalle
23.09.2022Yksittäinen elektroni surffailee ääniaallolla
22.09.2022Antiferromagneettisuutta spintroniikkaan ja muisteihin
21.09.2022Kvanttipisteet tekevät avaruusaluksesta anturin
20.09.2022Kerrostusta massamateriaalissa
19.09.2022Fotosynteesi tehostamaan aurinkokennoja
16.09.2022Heijastusten estoa ja yhden kaistan valoviestintää
15.09.2022Tekoälyn voimaa
14.09.2022Sinistä ja valkoista valoa perovskiiteistä
13.09.2022Elektroneja ja aukkoja yhdistellen
13.09.2022Lämpösähköisyys atomien tasolla
10.09.2022Muistibitin ja laskennan ohjausta spinvirralla
09.09.2022Perovskiittikennojen parannuksia
08.09.2022RF- ja mikroaaltosignaalien kvanttikäsittelyä
07.09.2022Edullisempia sensoreita valolle ja hajulle
06.09.2022Kanttipisteisiä ja nemaattisia kubitteja
05.09.2022Kohti lyijytöntä aurinkoenergiaa
02.09.2022Kuvankäsittelyä CMOS-anturiin
01.09.2022Verenpaineen mittausta E-tatuoinnilla
31.08.2022Räätälöityjä lomittuneita fotoneja
30.08.2022Valo ansoittuu ja synkronoi liikettä
29.08.2022Tehdään uusi edullinen akku
26.08.2022Multiferroisista spintroniikan pelin muuttajia?
25.08.2022Siruton ja langaton elektroninen "iho"
24.08.2022Materiaali oppii kuin aivot
23.08.2022Suprajohtava diodi ilman magneettikenttää
22.08.2022Parempia kuva-antureita konenäölle
19.08.2022Sähköä matala-asteisesta hukkalämmöstä
18.08.2022Bakteereita ja hämähäkin seittiä
17.08.2022Nopeaa tekoälylaskentaa vähällä energian käytöllä
16.08.2022Pintakoodit virheitä korjaamaan
15.08.2022Uusi mahdollisuus pienentää transistoreita
12.08.2022Laiteriippumatonta kvanttiavainten jakelua
11.08.2022Ajan käänteistä epäsymmetriaa aurinkokennoille
10.08.2022Maailman ensimmäinen kvantti-integroitu piiri
09.08.2022Lisää monipuolisia kvanttiantureita
08.08.2022Ihanteellisen puolijohdemateriaalin metsästystä
05.08.2022Polymeeriperustaista akkutekniikkaa
04.08.2022Grafeenin avulla kuvia nesteessä "uivista" atomeista
03.08.2022P-tietokoneiden potentiaali
02.08.2022Transistorista memristoriin: kytkentäteknologiaa tulevaisuutta varten
01.08.2022Pienemmän tehonkäytön neuroverkkoja
30.07.2022Suuri askel pienille moottoreille
29.07.2022Elektronit käyttäytyvät hienojakoisemmin
27.07.2022Erittäin viritettäviä komposiittimateriaaleja
24.07.2022Nelitahtikone atomeilla
21.07.2022Lasereille skaalautuvuutta ja yksinapaisia pulsseja
14.07.2022Nanokvantisointi täyttää akkuteknologian aukon
08.07.2022Tutkijat teleportoivat kvantti-informaatiota kvanttiverkossa
06.07.2022Ensimmäinen orgaaninen bipolaaritransistori
01.07.2022Puuperäistä käyttövoimaa langattomille antureille
23.06.2022Perovskiitti ei hevillä antaudu
22.06.2022Pieni robotti kävelee kuin rapu
21.06.2022Uudenlaisen muistin rakentaminen
20.06.2022Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle
17.06.2022Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori
16.06.2022Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja
15.06.2022Tutkijat tehostavat atomiradion vastaanottoa
14.06.2022Maanjäristyksen tunnistusta kvanttisalausverkolla
13.06.2022Yön aikainen aurinkokennotekniikka
10.06.2022Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen
09.06.2022Älykäs kvanttianturi
08.06.2022Inverttereiden roolista tulevaisuuden sähköverkossa
07.06.2022Hengittäviä kaasuantureita
06.06.2022Aaltoja suprajohtavuuteen ja aikakiteisiin
03.06.2022Monenlaista keramiikkaa
02.06.2022Seuraavan sukupolven älykäs keinoiho
01.06.2022Piin ja neuronin fuusio
31.05.2022Viritettävät kvanttiloukut eksitoneille
30.05.2022Uusi ihme- ja kvanttimateriaali
27.05.2022Uusia löytöjä lämmönhallintaan
26.05.2022Kaksi spiniä tuottaa kvanttiväylän
25.05.2022Katalyyttinen ja absorboiva kondensaattori
24.05.2022Perovskiitti sopii memristoriin ja transistoriin
23.05.2022Polttokennoja ohentaen
21.05.2022Paremman kvanttibitin rakentaminen
20.05.2022Atominohut eriste kuljettaa spinejä
19.05.2022Vetyä ja kvanttielektroniikkaa
18.05.2022Vikasietoinen kvanttitietokonemuisti timantissa
17.05.2022Kvanttiturhautumista etsien
16.05.2022Topologiaa langattomalle tekniikalle
14.05.2022Leväkenno pyörittää Arm Cortex M0+:aa
13.05.2022Ioninen nestepohjainen säilölaskenta
12.05.2022Nanotekninen mikroskooppikuvaus älypuhelimeen
11.05.2022Magneettisia skyrmioneja laserpulsseilla
10.05.2022Viallisia nanotimantteja tulostaen
09.05.2022Monen fotonin generaattori sirulle
08.05.2022Perovskiittikennojen kääntelyä
06.05.2022Kovalenttisilla sidoksilla 2D-2D-heterorakenteita
05.05.2022Suprajohteinen diodi
04.05.2022Lisää vettä litiumioni-akkuun
03.05.2022Konenäön visioita ja vaaroja
02.05.2022Kvanttiteleportaatio: kvanttidataliikenteen pikakaista
30.04.2022UPS:in lyijyakku vaihtuu alkaliakuksi
29.04.2022Einsteinin jalanjäljissä
28.04.2022Topologisia ilmiöitä korkeilla taajuuksilla

Näytä lisää »