28. szeptember 2023. (Nanowerk News) A félvezetők szinte minden elektronikus eszköz szívét képezik. Félvezetők nélkül számítógépeink nem tudnák feldolgozni és megőrizni az adatokat; a LED-es (fénykibocsátó dióda) izzók pedig elveszítenék fényerejüket. De a félvezetőgyártás sok energiát igényel. A félvezető anyagok homokból (szilícium-oxid) előállítása jelentős mennyiségű hőigényes energiát fogyaszt, körülbelül 2,700 Fahrenheit fokos perzselő hőmérsékleten. A félvezetőgyártáshoz szükséges összes nyersanyag tisztításának és összeszerelésének folyamata hetekig, ha nem hónapokig is eltarthat. Egy új, „többelemes tinta” nevű félvezető anyag jelentősen kevésbé hőigényessé és fenntarthatóbbá teheti ezt a folyamatot. A Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) és az UC Berkeley kutatói által kifejlesztett „többelemes tinta” az első „nagy entrópiájú” félvezető, amely alacsony hőmérsékleten vagy szobahőmérsékleten feldolgozható. Az áttörésről nemrég számolt be a folyóirat Természet ("Nagy entrópiájú halogenid perovszkit egykristályok, enyhe kémiával stabilizálva").
Szilícium lapkák képe. A Berkeley Lab tudósai kifejlesztették a „többelemes tintát” – egy új félvezető anyagot, amely fenntarthatóbb megközelítést tesz lehetővé a mikroelektronikai gyártásban. A szilíciummal ellentétben a többelemes tinta szobahőmérsékleten feldolgozható. (Kép: kynny/iStock) „A félvezető eszközök előállításának hagyományos módja energiaigényes, és a szén-dioxid-kibocsátás egyik fő forrása” – mondta Peidong Yang, a tanulmány vezető szerzője. Yang a Berkeley Lab anyagtudományi részlegének vezető tudósa, valamint a kémia, anyagtudomány és mérnöki professzor a Berkeley Egyetemen. "A félvezetők előállításának új módszere egy fenntarthatóbb félvezetőipar felé nyithatja meg az utat." Az előrelépés a félvezető anyagok két egyedi családját használja ki: a nagy entrópiájú félvezetőkből készült keményötvözetek; és kristályos halogenidből készült puha, rugalmas anyag perovszkitek. A nagy entrópiájú anyagok öt vagy több különböző kémiai elemből álló szilárd anyagok, amelyek közel egyenlő arányban épülnek fel egyetlen rendszerré. A kutatók hosszú évek óta nagy entrópiájú anyagokat akartak felhasználni olyan félvezető anyagok kifejlesztésére, amelyek minimális energiabevitel mellett önszerelődnek. „A nagy entrópiájú félvezetőket azonban közel sem vizsgálták ugyanolyan mértékben. Munkánk segíthet abban, hogy jelentősen pótoljuk ezt a megértésbeli hiányt” – mondta Yuxin Jiang, a Peidong Yang csoport első szerzője és végzős hallgató kutatója, a Berkeley Lab anyagtudományi részlegével és a UC Berkeley kémiai tanszékével.
A California Golden Bears logó fotolumineszcens képe, amelyet öt elemből álló ZrSnTeHfPt egykristályok bocsátanak ki UV lámpa gerjesztésével. A kristályok „többelemes tintából” keletkeztek. A kísérlet bemutatja az anyagban rejlő lehetőségeket színre hangolható LED-eszközként. (Kép: Maria Folgueras, Yuxin Jiang és Peidong Yang, Berkeley Lab) Bár a hagyományos, nagy entrópiájú ötvözetanyagok gyártása sokkal kevesebb energiát igényel, mint a szilícium, mégis nagyon magas, 1000 Celsius-fok feletti (vagy 1832 fok feletti) hőmérsékletre van szükségük. Fahrenheit). A nagy entrópiájú anyagok ipari méretű gyártáshoz való bővítése kihívást jelent e hatalmas energiabevitel miatt. Ennek az akadálynak a leküzdésére Yang és csapata egy jól tanulmányozott szoláris anyag egyedülálló tulajdonságait használta fel, amely sok éven át izgatja a kutatókat: a halogenid perovszkitokat. A perovskitok könnyen feldolgozhatók az oldatból alacsony hőmérsékleten – szobahőmérséklettől körülbelül 300 Fahrenheit fokig. Ezek az alacsonyabb feldolgozási hőmérsékletek egy napon drámaian csökkenthetik a félvezetőgyártók energiaköltségeit. Az új tanulmányhoz Yang és csapata kihasználta ezt az alacsonyabb energiaszükségletet, hogy szobahőmérsékleten vagy alacsony hőmérsékleten (80 Celsius-fok vagy 176 Fahrenheit-fok) oldatból nagy entrópiájú halogenid perszovszkit egykristályokat állítottak elő.
Oldatban a többelemes tinta alacsony hőmérsékleten magától összeáll nagy entrópiájú félvezetőkké vagy halogenid perovszkit egykristályokká. (Kép: Maria Folgueras, Yuxin Jiang és Peidong Yang, Berkeley Lab) Ionkötő jellegük miatt a halogenid-perovszkit kristályszerkezetek lényegesen alacsonyabb energiát igényelnek a többi anyagrendszerhez képest, magyarázta Yang. A Berkeley Lab Advanced Light Source-jában végzett kísérletek megerősítették, hogy a kapott oktaéderes és kuboktaéderes kristályok nagy entrópiájú halogenid perovszkit egykristályok: az egyik készlet öt elemből (SnTeReIrPt vagy ZrSnTeHfPt), a másik pedig hat elemből (SnTeReOsIrPtPt vagy f) készült. A kristályok körülbelül 30-100 mikrométer átmérőjűek. (A mikrométer a méter egymilliárd része, ami körülbelül akkora, mint egy porszem.) Az alacsony hőmérsékletű/szobahőmérsékletű technika az oldat összekeverését és a kicsapódást követő órákon belül egykristályos félvezetőket állít elő, sokkal gyorsabban, mint a hagyományos félvezetőké. gyártási technikák. „Intuitív módon ezeknek a félvezetőknek az előállítása olyan, mintha oktaéder alakú molekuláris „LEGO-kat” raknánk nagyobb oktaéderes egykristályokba” – mondta Yang. „Ha elképzeljük, hogy ezek az egyedi molekuláris LEGO-k különböző hullámhosszon bocsátanak ki, elvileg meg lehet tervezni egy olyan félvezető anyagot, amely tetszőleges színt bocsátana ki különböző molekuláris oktaéderes LEGO-k kiválasztásával” – magyarázta. A szerzők ezt a koncepciót a California Golden Bears logó nyomtatásával demonstrálták. A környezeti hőmérsékleten való stabilitás régóta problémát jelent a kereskedelmi használatra kész halogenid-perovszkitok fejlesztésében, de az új tanulmány asztali kísérletében a nagy entrópiájú „többelemes tinta” halogenid-perovszkit lenyűgöző környezeti levegő stabilitással lepte meg a kutatócsoportot. legalább hat hónap.
Hatelemes egykristályok pásztázó elektronmikroszkópos képe. A kristályokat a „többelemes tinta” építőelemei alkotják, amely az első nagy entrópiájú félvezető, amely alacsony hőmérsékleten vagy szobahőmérsékleten feldolgozható. (Kép: Maria Folgueras, Yuxin Jiang és Peidong Yang, Berkeley Lab) Yang elmondta, hogy a többelemes tintának számos lehetséges felhasználási területe van, különösen színre hangolható LED-ként vagy más szilárdtest-világítóeszközként, vagy hőelektromos hulladékként. hővisszanyerés. Ezenkívül az anyag potenciálisan programozható alkatrészként szolgálhat egy optikai számítástechnikai eszközben, amely fényt használ az adatok átvitelére vagy tárolására. „Nagy entrópiájú halogenid-perovszkit félvezető kristályaink szobahőmérsékletű és alacsony hőmérsékletű módszereikkel beépíthetők egy elektronikai eszközbe anélkül, hogy a többi szükséges réteget tönkretennék, így lehetővé válik az elektronikus eszközök egyszerűbb tervezése és szélesebb körű felhasználása. nagy entrópiájú anyagok az elektronikus eszközökben” – mondta Maria Folgueras társszerző, a Berkeley Lab és a UC Berkeley Peidong Yang csoport egykori végzős hallgatója. "Elképzelhető, hogy ezek az oktaéderes LEGO-k mindegyike hordozhat valamilyen "genetikai" információt, ahogyan a DNS-bázispárok hordozzák a genetikai információinkat" - mondta Yang. „Elég lenyűgöző lenne, ha egy napon kódolhatnánk és dekódolhatnánk ezeket a molekuláris LEGO félvezetőket információtudományi alkalmazásokhoz.” A kutatók a továbbiakban azt tervezik, hogy folytatják a fenntartható félvezető anyagok tervezését szilárdtest-világítási és -kijelző alkalmazásokhoz.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63736.php
- :van
- :is
- :nem
- $ UP
- 10
- 28
- 300
- 7
- 700
- 8
- 80
- 9
- a
- képesség
- Képes
- Rólunk
- gyorsuló
- mellett
- előre
- fejlett
- továbbjutó
- Előny
- Minden termék
- lehetővé téve
- Ötvözet
- majdnem
- Bár
- Környező
- összeg
- an
- és a
- Másik
- alkalmazások
- megközelítés
- körülbelül
- VANNAK
- körül
- AS
- At
- szerző
- szerzők
- bázis
- BE
- Medvék
- mert
- óta
- Berkeley
- Blocks
- áttörés
- Épület
- de
- by
- Kalifornia
- hívott
- TUD
- szén
- szén-dioxid kibocsátás
- visz
- Celsius
- Központ
- kihívást
- kémiai
- kémia
- kód
- szín
- képest
- összetevő
- számítógépek
- számítástechnika
- koncepció
- Körülmények
- MEGERŐSÍTETT
- folytatódik
- hagyományos
- kiadások
- tudott
- Kristály
- dátum
- találka
- nap
- Kereslet
- igazolták
- mutatja
- osztály
- Design
- tervezés
- Fejleszt
- fejlett
- eszköz
- Eszközök
- különböző
- kijelző
- osztály
- dna
- drámaian
- Dust
- minden
- könnyebb
- könnyen
- Elektronikus
- elemek
- Kibocsátások
- lehetővé
- energia
- Mérnöki
- hatalmas
- Minden
- kísérlet
- kísérletek
- magyarázható
- mérték
- családok
- messze
- elbűvölő
- gyorsabb
- fickó
- kitöltése
- vezetéknév
- öt
- rugalmas
- A
- forma
- alakult
- Korábbi
- ból ből
- rés
- Go
- Aranysárga
- diplomás
- Csoport
- Kemény
- Legyen
- he
- Szív
- segít
- Magas
- NYITVATARTÁS
- HTTPS
- if
- kép
- kép
- hatásos
- in
- Bejegyzett
- egyéni
- ipar
- információ
- bemenet
- bemenet
- bele
- ión
- folyóirat
- jpg
- éppen
- labor
- laboratórium
- nagyobb
- Lawrence
- tojók
- legkevésbé
- Led
- kevesebb
- mobilizálható
- fény
- minőségi
- mint
- logo
- Hosszú
- veszít
- Sok
- Elő/Utó
- alacsonyabb
- készült
- fontos
- csinál
- Gyártás
- Gyártók
- gyártási
- sok
- maria
- anyag
- anyagok
- módszer
- mód
- Mikroszkóp
- Középső
- enyhe
- minimális
- Keverés
- molekuláris
- hónap
- több
- nemzeti
- Természet
- közel
- elengedhetetlen
- Új
- következő
- szám
- of
- on
- ONE
- or
- Más
- mi
- felett
- Overcome
- párok
- különösen
- egyengetni
- PHP
- terv
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- potenciális
- potenciálisan
- alapelv
- nyomtatás
- Probléma
- folyamat
- feldolgozott
- feldolgozás
- termel
- Egyetemi tanár
- programozható
- tulajdonságok
- Nyers
- nemrég
- felépülés
- csökkenteni
- Számolt
- szükség
- követelmény
- megköveteli,
- kutatás
- kutató
- kutatók
- kapott
- megtartása
- Szoba
- Mondott
- azonos
- SAND
- skálázás
- letapogatás
- Tudomány
- TUDOMÁNYOK
- Tudós
- tudósok
- kiválasztása
- félvezető
- Félvezetők
- idősebb
- szolgál
- készlet
- ragyog
- jelentős
- jelentősen
- Szilícium
- egyetlen
- SIX
- Hat hónap
- Méret
- Puha
- nap
- megoldások
- néhány
- forrás
- Források
- Stabilitás
- felhalmozás
- Még mindig
- tárolni
- struktúrák
- diák
- tanult
- Tanulmány
- meglepődött
- fenntartható
- rendszer
- Systems
- Vesz
- tart
- csapat
- technikák
- mint
- hogy
- A
- azok
- akkor
- Ezek
- ők
- ezt
- Így
- nak nek
- vett
- hagyományos
- átruházás
- kettő
- típus
- alatt
- megértés
- egyedi
- nem úgy mint
- használ
- használ
- nagyon
- kívánatos
- volt
- Hulladék
- hulladékhő visszanyerése
- hullámhossz
- Út..
- we
- Hetek
- voltak
- ami
- széles körben elterjedt
- lesz
- val vel
- belül
- nélkül
- Munka
- lenne
- év
- zephyrnet