28 September 2023 (Berita Nanowerk) Semikonduktor adalah jantung dari hampir setiap perangkat elektronik. Tanpa semikonduktor, komputer kita tidak akan mampu memproses dan menyimpan data; dan bola lampu LED (light-emitting diode) akan kehilangan kemampuannya untuk bersinar. Namun manufaktur semikonduktor membutuhkan banyak energi. Membentuk bahan semikonduktor dari pasir (silikon oksida) menghabiskan sejumlah besar energi intensif panas, pada suhu terik sekitar 2,700 derajat Fahrenheit. Dan proses pemurnian dan perakitan semua bahan mentah yang digunakan untuk membuat semikonduktor bisa memakan waktu berminggu-minggu bahkan berbulan-bulan. Bahan semikonduktor baru yang disebut “tinta multielemen” dapat membuat proses tersebut jauh lebih hemat panas dan lebih berkelanjutan. Dikembangkan oleh peneliti dari Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) dan UC Berkeley, “tinta multielemen” adalah semikonduktor “entropi tinggi” pertama yang dapat diproses pada suhu rendah atau suhu ruangan. Terobosan tersebut baru-baru ini dilaporkan dalam jurnal Alam (“Kristal tunggal perovskit halida dengan entropi tinggi yang distabilkan oleh kimia ringan”).
Gambar wafer silikon. Para ilmuwan di Berkeley Lab telah mengembangkan “tinta multielemen” – bahan semikonduktor baru yang memungkinkan pendekatan yang lebih berkelanjutan terhadap manufaktur mikroelektronika. Berbeda dengan silikon, tinta multielemen dapat diproses pada suhu ruangan. (Gambar: kynny/iStock) “Cara tradisional dalam membuat perangkat semikonduktor memerlukan banyak energi dan merupakan salah satu sumber utama emisi karbon,” kata Peidong Yang, penulis senior studi tersebut. Yang adalah ilmuwan senior fakultas di Divisi Ilmu Material Lab Berkeley dan profesor kimia serta sains dan teknik material di UC Berkeley. “Metode baru kami dalam membuat semikonduktor dapat membuka jalan bagi industri semikonduktor yang lebih berkelanjutan.” Kemajuan ini memanfaatkan dua kelompok bahan semikonduktor yang unik: paduan keras yang terbuat dari semikonduktor entropi tinggi; dan bahan lembut dan fleksibel yang terbuat dari kristal halida perovskites. Bahan dengan entropi tinggi adalah padatan yang terbuat dari lima atau lebih unsur kimia berbeda yang berkumpul dengan proporsi yang hampir sama menjadi satu sistem. Selama bertahun-tahun, para peneliti ingin menggunakan bahan dengan entropi tinggi untuk mengembangkan bahan semikonduktor yang dapat dirakit sendiri dengan masukan energi minimal. “Tetapi semikonduktor dengan entropi tinggi belum dipelajari pada tingkat yang hampir sama. Pekerjaan kami dapat membantu mengisi kesenjangan pemahaman tersebut secara signifikan,” kata Yuxin Jiang, salah satu penulis pertama dan peneliti mahasiswa pascasarjana di kelompok Peidong Yang dengan Divisi Ilmu Material di Berkeley Lab dan departemen kimia di UC Berkeley.
Gambar fotoluminesen logo Beruang Emas California yang dipancarkan dari kristal tunggal lima elemen ZrSnTeHfPt di bawah eksitasi lampu UV. Kristal tersebut terbentuk dari “tinta multielemen”. Eksperimen ini menunjukkan potensi material tersebut sebagai perangkat LED yang dapat diatur warnanya. (Gambar: Maria Folgueras, Yuxin Jiang, dan Peidong Yang, Lab Berkeley) Meskipun bahan paduan konvensional dengan entropi tinggi memerlukan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan silikon untuk memproses pembuatannya, bahan tersebut masih memerlukan suhu yang sangat tinggi yaitu lebih dari 1000 derajat Celcius (atau lebih dari 1832 derajat Fahrenheit). Meningkatkan penggunaan material dengan entropi tinggi untuk manufaktur skala industri merupakan sebuah tantangan karena masukan energi yang sangat besar. Untuk mengatasi rintangan ini, Yang dan tim kemudian memanfaatkan kualitas unik dari bahan surya yang telah dipelajari dengan baik dan telah menarik minat para peneliti selama bertahun-tahun: halida perovskit. Perovskit mudah diproses dari larutan pada suhu rendah – dari suhu kamar hingga sekitar 300 derajat Fahrenheit. Suhu pemrosesan yang lebih rendah ini suatu hari nanti dapat mengurangi biaya energi secara signifikan bagi produsen semikonduktor. Untuk studi baru ini, Yang dan tim memanfaatkan kebutuhan energi yang lebih rendah ini untuk mensintesis kristal tunggal persovskit halida dengan entropi tinggi dari larutan dalam kondisi suhu kamar atau suhu rendah (80 derajat Celsius atau 176 derajat Fahrenheit).
Dalam larutan, tinta multielemen berkumpul sendiri pada suhu rendah menjadi semikonduktor entropi tinggi atau kristal tunggal halida perovskit. (Gambar: Maria Folgueras, Yuxin Jiang, dan Peidong Yang, Lab Berkeley) Karena sifat ikatan ioniknya, struktur kristal halida perovskit memerlukan energi yang jauh lebih rendah untuk terbentuk dibandingkan dengan sistem material lainnya, jelas Yang. Eksperimen di Advanced Light Source Lab Berkeley menegaskan bahwa kristal oktahedral dan kuboctahedral yang dihasilkan adalah kristal tunggal perovskit halida entropi tinggi: satu set terbuat dari lima elemen (SnTeReIrPt atau ZrSnTeHfPt), dan set lainnya terbuat dari enam elemen (SnTeReOsIrPt atau ZrSnTeHfRePt). Kristal tersebut berdiameter sekitar 30-100 mikrometer. (Satu mikrometer sama dengan sepermiliar meter, yaitu seukuran setitik debu.) Teknik suhu rendah/suhu ruangan menghasilkan semikonduktor kristal tunggal dalam waktu beberapa jam setelah pencampuran larutan dan pengendapan, jauh lebih cepat dibandingkan semikonduktor konvensional. teknik fabrikasi. “Secara intuitif, membuat semikonduktor ini seperti menumpuk molekul 'LEGO' berbentuk oktahedral menjadi kristal tunggal oktahedral yang lebih besar,” kata Yang. “Membayangkan masing-masing LEGO molekuler ini akan memancarkan pada panjang gelombang yang berbeda, pada prinsipnya seseorang dapat merancang bahan semikonduktor yang akan memancarkan warna sewenang-wenang dengan memilih LEGO oktahedral molekuler yang berbeda,” jelasnya. Penulis mendemonstrasikan konsep ini dengan mencetak logo California Golden Bears. Stabilitas pada suhu lingkungan telah lama menjadi masalah dalam mengembangkan perovskit halida yang siap dijual secara komersial, namun dalam percobaan awal untuk studi baru ini, perovskit halida “tinta multielemen” dengan entropi tinggi mengejutkan tim peneliti dengan stabilitas udara sekitar yang mengesankan sebesar pada setidaknya enam bulan.
Memindai gambar mikroskop elektron dari kristal tunggal enam elemen. Kristal terbentuk dari bahan penyusun “tinta multielemen”, semikonduktor entropi tinggi pertama yang dapat diproses pada suhu rendah atau suhu kamar. (Gambar: Maria Folgueras, Yuxin Jiang, dan Peidong Yang, Lab Berkeley) Yang mengatakan bahwa tinta multielemen memiliki sejumlah aplikasi potensial, khususnya sebagai LED yang dapat diatur warnanya atau perangkat penerangan solid-state lainnya, atau sebagai termoelektrik untuk limbah. pemulihan panas. Selain itu, materi tersebut berpotensi berfungsi sebagai komponen yang dapat diprogram dalam perangkat komputasi optik yang menggunakan cahaya untuk mentransfer atau menyimpan data. “Kristal semikonduktor halida-perovskit entropi tinggi kami, dengan metode suhu ruangan dan suhu rendah, dapat dimasukkan ke dalam perangkat elektronik tanpa merusak lapisan lain yang diperlukan, sehingga memungkinkan desain perangkat elektronik lebih mudah dan penggunaan lebih luas. bahan entropi tinggi dalam perangkat elektronik,” kata rekan penulis pertama Maria Folgueras, mantan mahasiswa pascasarjana di grup Peidong Yang di Berkeley Lab dan UC Berkeley. “Dapat dibayangkan bahwa masing-masing LEGO oktahedral ini dapat membawa beberapa jenis informasi 'genetik', sama seperti pasangan basa DNA yang membawa informasi genetik kita,” kata Yang. “Akan sangat menarik jika suatu hari kita dapat mengkodekan dan memecahkan kode semikonduktor molekuler LEGO ini untuk aplikasi ilmu informasi.” Para peneliti selanjutnya berencana untuk terus merancang bahan semikonduktor berkelanjutan untuk pencahayaan solid-state dan aplikasi tampilan.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63736.php
- :memiliki
- :adalah
- :bukan
- $NAIK
- 10
- 28
- 300
- 7
- 700
- 8
- 80
- 9
- a
- kemampuan
- Sanggup
- Tentang Kami
- mempercepat
- tambahan
- memajukan
- maju
- maju
- Keuntungan
- Semua
- Membiarkan
- Campuran
- hampir
- Meskipun
- Ambient
- jumlah
- an
- dan
- Lain
- aplikasi
- pendekatan
- sekitar
- ADALAH
- sekitar
- AS
- At
- penulis
- penulis
- mendasarkan
- BE
- Bears
- karena
- menjadi
- Berkeley
- Blok
- terobosan
- Bangunan
- tapi
- by
- california
- bernama
- CAN
- karbon
- emisi karbon
- membawa
- Celsius
- pusat
- menantang
- kimia
- kimia
- kode
- warna
- dibandingkan
- komponen
- komputer
- komputasi
- konsep
- Kondisi
- DIKONFIRMASI
- terus
- konvensional
- Biaya
- bisa
- Kristal
- data
- Tanggal
- hari
- Permintaan
- menunjukkan
- menunjukkan
- Departemen
- Mendesain
- merancang
- mengembangkan
- dikembangkan
- alat
- Devices
- berbeda
- Display
- Divisi
- dna
- secara dramatis
- Debu
- setiap
- mudah
- mudah
- Elektronik
- elemen
- emisi
- aktif
- energi
- Teknik
- besar sekali
- Setiap
- eksperimen
- eksperimen
- menjelaskan
- tingkat
- keluarga
- jauh
- sangat menarik
- lebih cepat
- sesama
- mengisi
- Pertama
- lima
- fleksibel
- Untuk
- bentuk
- dibentuk
- Bekas
- dari
- celah
- Go
- Keemasan
- lulus
- Kelompok
- Sulit
- Memiliki
- he
- Hati
- membantu
- High
- JAM
- HTTPS
- if
- gambar
- membayangkan
- impresif
- in
- Tergabung
- sendiri-sendiri
- industri
- informasi
- memasukkan
- input
- ke
- Ionik
- majalah
- jpg
- hanya
- laboratorium
- laboratorium
- lebih besar
- lawrence
- lapisan
- paling sedikit
- Dipimpin
- kurang
- leveraged
- cahaya
- Penerangan
- 'like'
- logo
- Panjang
- kehilangan
- Lot
- Rendah
- menurunkan
- terbuat
- utama
- membuat
- Membuat
- Produsen
- pabrik
- banyak
- Maria
- bahan
- bahan
- metode
- metode
- Mikroskop
- Tengah
- ringan
- minimal
- Percampuran
- molekuler
- bulan
- lebih
- nasional
- Alam
- hampir
- perlu
- New
- berikutnya
- jumlah
- of
- on
- ONE
- or
- Lainnya
- kami
- lebih
- Mengatasi
- pasang
- khususnya
- mengaspal
- PHP
- rencana
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- potensi
- berpotensi
- prinsip
- cetak
- Masalah
- proses
- diproses
- pengolahan
- menghasilkan
- Profesor
- diprogram
- kualitas
- Mentah
- baru-baru ini
- pemulihan
- menurunkan
- Dilaporkan
- membutuhkan
- kebutuhan
- membutuhkan
- penelitian
- peneliti
- peneliti
- dihasilkan
- menahan
- Kamar
- Tersebut
- sama
- SAND
- skala
- pemindaian
- Ilmu
- ILMU PENGETAHUAN
- ilmuwan
- ilmuwan
- memilih
- semikonduktor
- Semikonduktor
- senior
- melayani
- set
- bersinar
- penting
- signifikan
- Silikon
- tunggal
- ENAM
- Enam bulan
- Ukuran
- Lunak
- tenaga surya
- larutan
- beberapa
- sumber
- sumber
- Stabilitas
- menumpuk
- Masih
- menyimpan
- struktur
- mahasiswa
- belajar
- Belajar
- tercengang
- berkelanjutan
- sistem
- sistem
- Mengambil
- Dibutuhkan
- tim
- teknik
- dari
- bahwa
- Grafik
- mereka
- kemudian
- Ini
- mereka
- ini
- Demikian
- untuk
- mengambil
- tradisional
- transfer
- dua
- mengetik
- bawah
- pemahaman
- unik
- tidak seperti
- menggunakan
- kegunaan
- sangat
- ingin
- adalah
- Limbah
- pemulihan panas limbah
- panjang gelombang
- Cara..
- we
- minggu
- adalah
- yang
- tersebar luas
- akan
- dengan
- dalam
- tanpa
- Kerja
- akan
- tahun
- zephyrnet.dll