28. syyskuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Puolijohteet ovat lähes jokaisen elektronisen laitteen sydän. Ilman puolijohteita tietokoneemme eivät pystyisi käsittelemään ja säilyttämään tietoja; ja LED (light-emitting diode) -lamput menettäisivät kykynsä loistaa. Mutta puolijohteiden valmistus vaatii paljon energiaa. Puolijohdemateriaalien muodostaminen hiekasta (piioksidi) kuluttaa huomattavan määrän lämpöintensiivistä energiaa noin 2,700 Fahrenheit-asteen paahtavan lämpötiloissa. Ja puolijohteen valmistukseen tarvittavien raaka-aineiden puhdistaminen ja kokoaminen voi kestää viikkoja, ellei kuukausia. Uusi puolijohtava materiaali, nimeltään "monielementtimuste", voisi tehdä prosessista huomattavasti vähemmän lämpöä kuluttavan ja kestävämmän. Lawrence Berkeley National Laboratoryn (Berkeley Lab) ja UC Berkeleyn tutkijoiden kehittämä "multielement-muste" on ensimmäinen "korkean entropian" puolijohde, jota voidaan käsitellä alhaisessa lämpötilassa tai huoneenlämpötilassa. Läpimurto kerrottiin äskettäin lehdessä luonto ("Korkean entropian halogenidiperovskiitin yksittäiskiteet, jotka on stabiloitu miedolla kemialla").
Kuva piikiekoista. Berkeley Labin tutkijat ovat kehittäneet "monielementtimusteen" - uuden puolijohtavan materiaalin, joka voisi mahdollistaa kestävämmän lähestymistavan mikroelektroniikan valmistukseen. Toisin kuin piin, monielementtimustetta voidaan käsitellä huoneenlämmössä. (Kuva: kynny/iStock) "Perinteinen tapa valmistaa puolijohdelaitteita on energiaintensiivinen ja yksi suurimmista hiilidioksidipäästöjen lähteistä", sanoi Peidong Yang, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja. Yang on tiedekunnan vanhempi tutkija Berkeley Labin materiaalitieteiden osastolla ja kemian, materiaalitieteen ja tekniikan professori UC Berkeleyssä. "Uusi menetelmämme valmistaa puolijohteita voisi tasoittaa tietä kestävämmälle puolijohdeteollisuudelle." Edistys hyödyntää kahta ainutlaatuista puolijohtavien materiaalien perhettä: kovat metalliseokset, jotka on valmistettu korkean entropian puolijohteista; ja pehmeä, joustava materiaali, joka on valmistettu kiteisestä halogenidista perovskiittien. Korkean entropian materiaalit ovat kiinteitä aineita, jotka on valmistettu viidestä tai useammasta eri kemiallisesta alkuaineesta, jotka koostuvat itsestään lähes yhtä suurissa suhteissa yhdeksi järjestelmäksi. Useiden vuosien ajan tutkijat ovat halunneet käyttää korkean entropian materiaaleja kehittääkseen puolijohtavia materiaaleja, jotka kootaan itsekseen minimaalisella energiankulutuksella. "Mutta korkean entropian puolijohteita ei ole tutkittu läheskään samassa määrin. Työmme voisi auttaa merkittävästi täyttämään tämän ymmärryksen aukon", sanoi Yuxin Jiang, toinen kirjailija ja jatko-opiskelijatutkija Peidong Yang -ryhmässä Berkeley Labin materiaalitieteiden osaston ja UC Berkeleyn kemian osaston kanssa.
Valoluminesoiva kuva California Golden Bears -logosta, joka säteilee viisielementistä ZrSnTeHfPt-yksikiteistä UV-lampun virityksessä. Kiteet muodostettiin "monielementtimusteesta". Kokeilu osoittaa materiaalin potentiaalin värisäädettävänä LED-laitteena. (Kuva: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ja Peidong Yang, Berkeley Lab) Vaikka perinteiset korkean entropian metalliseosmateriaalit vaativat paljon vähemmän energiaa kuin piin prosessoimiseen, ne vaativat silti erittäin korkeita lämpötiloja, yli 1000 celsiusastetta (tai yli 1832 astetta). Fahrenheit). Korkean entropian materiaalien lisääminen teolliseen tuotantoon on haastavaa tämän valtavan energiapanoksen vuoksi. Tämän esteen voittamiseksi Yang ja tiimi hyödynsivät hyvin tutkitun aurinkomateriaalin ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat kiehtoneet tutkijoita useiden vuosien ajan: halogenidiperovskiitit. Perovskiitit on helppo käsitellä liuoksesta alhaisessa lämpötilassa - huoneenlämpötilasta noin 300 Fahrenheit-asteeseen. Nämä alhaisemmat prosessointilämpötilat voivat jonain päivänä vähentää dramaattisesti puolijohdevalmistajien energiakustannuksia. Uutta tutkimusta varten Yang ja tiimi käyttivät hyväkseen tätä alhaisempaa energian tarvetta syntetisoidakseen korkean entropian halogenidipersovskiitin yksittäiskiteitä liuoksesta huoneenlämpötilassa tai matalassa lämpötilassa (80 celsiusastetta tai 176 astetta Fahrenheita).
Liuoksessa monielementtinen muste kerääntyy itse matalissa lämpötiloissa korkean entropian puolijohteiksi tai halogenidiperovskiitin yksittäiskiteiksi. (Kuva: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ja Peidong Yang, Berkeley Lab) Ionisidosluonteensa vuoksi halogenidiperovskiitin kiderakenteet vaativat huomattavasti vähemmän energiaa muodostuakseen verrattuna muihin materiaalijärjestelmiin, Yang selitti. Berkeley Labin Advanced Light Sourcessa tehdyt kokeet vahvistivat, että tuloksena saadut oktaedri- ja kuuboktaedrikiteet ovat korkean entropian halogenidiperovskiitin yksittäiskiteitä: yksi sarja koostuu viidestä elementistä (SnTeReIrPt tai ZrSnTeHfPt) ja toinen sarja kuudesta elementistä (SnTeReOsIrPtPt taifRePtPt). Kiteiden halkaisija on noin 30-100 mikrometriä. (Mikrometri on metrin miljardisosa, mikä on suunnilleen pölyhiukkasen kokoinen.) Matalan lämpötilan/huoneenlämpötilan tekniikka tuottaa yksikiteisiä puolijohteita muutamassa tunnissa liuoksen sekoittamisen ja saostumisen jälkeen, paljon nopeammin kuin perinteinen puolijohde valmistustekniikat. "Intuitiivisesti näiden puolijohteiden valmistaminen on kuin pinoaisi oktaedrisen muotoisia molekyyli-"LEGOja" suurempiin oktaedrillisiin yksittäiskiteisiin", Yang sanoi. "Kuvittelemalla, että jokainen näistä yksittäisistä molekyyli-LEGOista emittoi eri aallonpituuksilla, voidaan periaatteessa suunnitella puolijohdemateriaali, joka emittoisi mielivaltaisen värin valitsemalla erilaisia molekyyli-oktaedrisiä LEGOja", hän selitti. Kirjoittajat osoittivat tämän konseptin tulostamalla California Golden Bears -logon. Stabiilisuus ympäristön lämpötilassa on pitkään ollut ongelma kaupallisesti käyttökelpoisten halogenidiperovskiittien edistämisessä, mutta uuden tutkimuksen pöytäkokeessa korkean entropian "monielementtimuste" halogenidiperovskiitti yllätti tutkimusryhmän vaikuttavalla ympäristön ilman stabiiliudella, joka oli n. vähintään kuusi kuukautta.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin kuva kuuden elementin yksikiteistä. Kiteet on muodostettu "monielementtimusteen" rakennuspalikoista, joka on ensimmäinen korkean entropian puolijohde, jota voidaan käsitellä alhaisessa lämpötilassa tai huoneenlämpötilassa. (Kuva: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ja Peidong Yang, Berkeley Lab) Yang sanoi, että monielementtimusteella on useita potentiaalisia sovelluksia, erityisesti värisäädettävänä LED- tai muuna solid-state-valolaitteena tai lämpösähköisenä jätteenä. lämmöntalteenotto. Lisäksi materiaali voisi mahdollisesti toimia ohjelmoitavana komponenttina optisessa tietokonelaitteessa, joka käyttää valoa tiedon siirtämiseen tai tallentamiseen. ”Korkean entropian halogenidi-perovskiittipuolijohdekiteemme huonelämpötila- ja matalalämpötilamenetelmillään voidaan liittää elektroniikkalaitteeseen tuhoamatta muita tarpeellisia kerroksia, mikä mahdollistaa elektronisten laitteiden helpomman suunnittelun ja laajemman käytön korkean entropian materiaalit elektronisissa laitteissa", sanoi ensimmäinen kirjoittaja Maria Folgueras, entinen jatko-opiskelija Peidong Yang -ryhmässä Berkeley Labissa ja UC Berkeleyssä. "Voidaan kuvitella, että jokainen näistä oktaedrisistä LEGOista voisi kuljettaa jonkinlaista "geneettistä" tietoa, aivan kuten DNA-emäsparit kantavat meidän geneettistä tietoamme, Yang sanoi. "Olisi aika kiehtovaa, jos jonain päivänä voisimme koodata ja purkaa nämä molekyylitason LEGO-puolijohteet tietotieteen sovelluksiin." Seuraavaksi tutkijat aikovat jatkaa kestävien puolijohdemateriaalien suunnittelua puolijohdevalaistukseen ja näyttösovelluksiin.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63736.php
- :on
- :On
- :ei
- $ YLÖS
- 10
- 28
- 300
- 7
- 700
- 8
- 80
- 9
- a
- kyky
- pystyy
- Meistä
- kiihtyvä
- Lisäksi
- edistää
- kehittynyt
- etenee
- Etu
- Kaikki
- Salliminen
- Metalliseos
- melkein
- Vaikka
- Ympäröivä
- määrä
- an
- ja
- Toinen
- sovellukset
- lähestymistapa
- suunnilleen
- OVAT
- noin
- AS
- At
- kirjoittaja
- Tekijät
- pohja
- BE
- Bears
- koska
- ollut
- Berkeley
- Blocks
- läpimurto
- Rakentaminen
- mutta
- by
- Kalifornia
- nimeltään
- CAN
- hiili
- hiilidioksidipäästöjä
- kuljettaa
- Celsius
- keskus
- haastava
- kemiallinen
- kemia
- koodi
- väri
- verrattuna
- komponentti
- tietokoneet
- tietojenkäsittely
- käsite
- olosuhteet
- CONFIRMED
- jatkaa
- tavanomainen
- kustannukset
- voisi
- Kristalli
- tiedot
- Päivämäärä
- päivä
- Kysyntä
- osoittivat
- osoittaa
- osasto
- Malli
- suunnittelu
- kehittää
- kehitetty
- laite
- Laitteet
- eri
- näyttö
- Divisioona
- dna
- dramaattisesti
- Pöly
- kukin
- helpompaa
- helposti
- Elektroninen
- elementtejä
- Päästöt
- mahdollistaa
- energia
- Tekniikka
- valtava
- Joka
- kokeilu
- kokeiluja
- selitti
- laajuus
- perheet
- paljon
- lumoava
- nopeampi
- kaveri
- täyttää
- Etunimi
- viisi
- joustava
- varten
- muoto
- muodostivat
- Entinen
- alkaen
- kuilu
- Go
- Kultainen
- valmistua
- Ryhmä
- Kova
- Olla
- he
- sydän
- auttaa
- Korkea
- TUNTIA
- HTTPS
- if
- kuva
- kuvitella
- vaikuttava
- in
- yhdistetty
- henkilökohtainen
- teollisuus
- tiedot
- panos
- tuloa
- tulee
- joonialainen
- päiväkirja
- jpg
- vain
- laboratorio
- laboratorio
- suurempi
- Lawrence
- kerrokset
- vähiten
- Led
- vähemmän
- velkarahalla
- valo
- Valaistus
- pitää
- logo
- Pitkät
- menettää
- Erä
- Matala
- alentaa
- tehty
- merkittävä
- tehdä
- Tekeminen
- Valmistajat
- valmistus
- monet
- Maria
- materiaali
- tarvikkeet
- menetelmä
- menetelmät
- Mikroskooppi
- Keskimmäinen
- lievä
- minimi
- Sekoitus
- molekyyli-
- kk
- lisää
- kansallinen
- luonto
- lähes
- välttämätön
- Uusi
- seuraava
- numero
- of
- on
- ONE
- or
- Muut
- meidän
- yli
- Voittaa
- paria
- erityisesti
- tasoittaa
- PHP
- suunnitelma
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- mahdollinen
- mahdollisesti
- periaate
- tulostus
- Ongelma
- prosessi
- jalostettu
- käsittely
- tuottaa
- Opettaja
- ohjelmoitava
- ominaisuuksia
- raaka
- äskettäin
- elpyminen
- vähentää
- raportoitu
- edellyttää
- vaatimus
- Vaatii
- tutkimus
- tutkija
- Tutkijat
- Saatu ja
- säilyttää
- Huone
- Said
- sama
- SAND
- skaalaus
- skannaus
- tiede
- tieteet
- Tiedemies
- tutkijat
- valitsemalla
- puolijohde
- Puolijohteet
- vanhempi
- palvella
- setti
- loistaa
- merkittävä
- merkittävästi
- Pii
- single
- SIX
- Kuusi kuukautta
- Koko
- Pehmeä
- aurinko-
- ratkaisu
- jonkin verran
- lähde
- Lähteet
- Pysyvyys
- pinoaminen
- Yhä
- verkkokaupasta
- rakenteet
- opiskelija
- tutkittu
- tutkimus
- yllättynyt
- kestävä
- järjestelmä
- järjestelmät
- ottaa
- vie
- joukkue-
- tekniikat
- kuin
- että
- -
- heidän
- sitten
- Nämä
- ne
- tätä
- Näin
- että
- otti
- perinteinen
- siirtää
- kaksi
- tyyppi
- varten
- ymmärtäminen
- unique
- toisin kuin
- käyttää
- käyttötarkoituksiin
- hyvin
- halusi
- oli
- Jätteet
- hukkalämmön talteenotto
- aallonpituudet
- Tapa..
- we
- viikkoa
- olivat
- joka
- laajalle levinnyt
- tulee
- with
- sisällä
- ilman
- Referenssit
- olisi
- vuotta
- zephyrnet