ابتكار

قد تحل المواد القديمة محل السيليكون في أشباه الموصلات

قد تحل المواد القديمة محل السيليكون في أشباه الموصلات

أول ترانزستورات صنعت من الجرمانيوم في وقت متأخر 1940s وكانوا بحجم الصورة المصغرة. يمكن إعادة ترتيب المادة نفسها لتطوير الإلكترونيات المستقبلية ، وفقًا لدراسة جديدة.

[مصدر الصورة: ويكيميديا]

الكيميائيين في جامعه ولايه اوهيو حقق نجاحًا في تطوير تقنية لإنشاء طبقة بسماكة ذرة واحدة من الجرمانيوم. هذا النموذج قادر على توصيل الإلكترونات أكثر من 10 مرات أسرع من السيليكون و 5 مرات أسرع من التقليدية الجرمانيوم. في هذا الشكل ، تسمى المادة البلورية جيرمانان.

جوشوا جولدبيرجر، أستاذ مساعد في الكيمياء جامعه ولايه اوهيوقررت التركيز على المواد التقليدية.

"يعتقد معظم الناس الجرافين كمادة إلكترونية للمستقبل. لكن السيليكون و الجرمانيوم لا تزال مواد الحاضر. لقد بذلت قوة عقلية تبلغ ستين عامًا في تطوير تقنيات لإنتاج شرائح منها. لذلك كنا نبحث عن أشكال فريدة من السيليكون و الجرمانيوم بخصائص مفيدة للاستفادة من مادة جديدة ولكن بتكلفة أقل وباستخدام التكنولوجيا الحالية ".جولدبيرجر قال.

حاول الباحثون الخلق دون جدوى جيرمانان قبل. هذه هي المرة الأولى للنمو الناجح لكميات كافية منه لقياس خصائصه بالتفصيل ، وإثبات ثباته عند تعرضه للهواء والماء.

في الطبيعة، الجرمانيوم تشكل بلورات متعددة الطبقات يتم فيها ربط كل طبقة ذرية معًا ، وتكون طبقة الذرة الواحدة غير مستقرة. للتعامل مع ذلك ، جولدبيرجرفريق عمل متعدد الطبقات الجرمانيوم بلورات مع ذرات الكالسيوم محشورة بين الطبقات. ثم قاموا بإذابة الكالسيوم بالماء واستبدال الكالسيوم بالهيدروجين. والنتيجة هي القدرة على تقشير الطبقات الفردية من جيرمانان.

هذا الشكل من الجرمانيوم لديه استقرار أفضل من التقليدية السيليكون ولن يتأكسد في الماء والهواء. الميزة الأساسية لـ جيرمانان هو ما يسمى "فجوة النطاق المباشر"، مما يعني أن الضوء يُمتص بسهولة أو ينبعث. تقليدي السيليكون و الجرمانيوم لها فجوات غير مباشرة في النطاق ، مما يعني أنه من الصعب جدًا على المادة امتصاص الضوء أو إصداره.

عندما تحاول استخدام مادة ذات فجوة نطاق غير مباشرة على خلية شمسية ، عليك أن تجعلها سميكة جدًا إذا كنت تريد طاقة كافية لتمريرها لتكون مفيدة. مادة ذات فجوة النطاق المباشر يمكنه القيام بنفس المهمة باستخدام قطعة من المواد 100 أرق مرات ، " جولدبيرجر قال.

تم دعم البحث جزئيًا من خلال تخصيص وقت الحوسبة من مركز أوهايو للحوسبة الفائقة، مع الأجهزة المقدمة من مرفق السطح التحليلي في ال قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية و ال برنامج التحليل الآلي بجامعة ولاية أوهايو. تم توفير التمويل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية، ال مكتب ابحاث الجيش، ال مركز المواد الناشئة في ولاية اوهايووالجامعة برنامج منحة بحوث المواد.

شاهد الفيديو: اشباه الموصلات (شهر نوفمبر 2020).