Ou materiaal kan silikon in halfgeleiers vervang - Innovasie - 2022
Die eerste transistors is gemaak van germanium in die laat 1940s, en hulle het die grootte van 'n kleinkiekie gehad. Dieselfde materiaal kan herrangskik word om toekomstige elektronika te bevorder, volgens 'n nuwe studie.
Aptekers by die Ohio State University sukses behaal met die ontwikkeling van 'n tegnologie vir die skep van 'n een atoom-dik laag germanium. Hierdie vorm kan elektrone gelei meer as 10 keer vinniger as silikon en 5 keer vinniger as konvensioneel germanium. In hierdie vorm word die kristallyne materiaal genoem Duits.
Joshua Goldberger, assistent-professor in chemie aan Ohio State University, het besluit om op die tradisionele materiaal te konsentreer.
'Die meeste mense dink aan grafeen as die elektroniese materiaal van die toekoms. Maar silikon en germanium is steeds die materiaal van die hede. Sestig jaar se breinkrag het tegnieke ontwikkel om skyfies daaruit te maak. Ons het dus gesoek na unieke vorms van silikon en germanium met voordelige eienskappe, om die voordele van 'n nuwe materiaal te kry, maar met minder koste en die gebruik van bestaande tegnologie. 'Goldberger gesê.
Navorsers het onsuksesvol probeer skep Duits voorheen. Dit is die eerste keer dat daar voldoende hoeveelhede suksesvol gegroei word om die eienskappe daarvan in detail te meet en stabiel te wees wanneer dit aan lug en water blootgestel word.
In die natuur, germanium vorm meerlaagkristalle waarin elke atoomlaag saamgebind is, die enkelatoomlaag is onstabiel. Om daarmee te werk te gaan, GoldbergerSe span het meervoudige lae geskep germanium kristalle met kalsiumatome tussen die lae ingewig. Daarna het hulle die kalsium met water opgelos en kalsium met waterstof vervang. Die resultaat is die vermoë om individuele lae af te skil Duits.
Hierdie vorm van germanium het beter stabiliteit as die tradisionele silikon en dit sal nie in water en lug oksideer nie. Die primêre voordeel van Duits is die sogenaamde "direkte bandgaping", Wat beteken dat lig maklik geabsorbeer of uitgestraal word. Konvensionele silikon en germanium indirekte bandgapings hê, wat beteken dat dit baie moeiliker is om die materiaal te absorbeer of uit te straal.
'As u 'n materiaal met 'n indirekte bandafstand op 'n soncel wil gebruik, moet u dit redelik dik maak as u genoeg energie wil hê om daardeur te gaan om nuttig te wees. 'N Materiaal met 'n direkte bandgaping kan dieselfde werk doen met 'n stuk materiaal 100 maal dunner, " Goldberger gesê.
Die navorsing is gedeeltelik ondersteun deur 'n toekenning van rekenaartyd vanaf die Ohio Supercomputing Center, met instrumentasie wat deur die Analitiese oppervlakfasiliteit in die Departement Chemie en Biochemie en die Ohio State University Voorgraadse instrumentele analise-program. Befondsing is verskaf deur die Nasionale Wetenskapstigting, die Weermagnavorsingskantoor, die Sentrum vir opkomende materiale by Ohio-staat, en die universiteit s'n Program vir saadtoelae vir materiaalnavorsing.