28 Eylül 2023 (Nanowerk Haberleri) Yarı iletkenler hemen hemen her elektronik cihazın kalbidir. Yarı iletkenler olmasaydı bilgisayarlarımız verileri işleyemez ve saklayamazdı; ve LED (ışık yayan diyot) ampuller parlama yeteneklerini kaybedecektir.
Ancak yarı iletken üretimi çok fazla enerji gerektirir. Kumdan (silikon oksit) yarı iletken malzemeler oluşturmak, yaklaşık 2,700 Fahrenheit derecelik kavurucu sıcaklıklarda önemli miktarda ısı yoğun enerji tüketir. Yarı iletken yapımında kullanılan tüm ham maddelerin saflaştırılması ve bir araya getirilmesi süreci aylar olmasa da haftalar sürebilir.
"Çok elementli mürekkep" adı verilen yeni bir yarı iletken malzeme, bu işlemi önemli ölçüde daha az ısı yoğun ve daha sürdürülebilir hale getirebilir. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab) ve UC Berkeley'den araştırmacılar tarafından geliştirilen "çok elementli mürekkep", düşük sıcaklıkta veya oda sıcaklığında işlenebilen ilk "yüksek entropili" yarı iletkendir. Bu gelişme yakın zamanda dergide bildirildi. Tabiat ("Hafif kimya ile stabilize edilmiş yüksek entropili halojenür perovskit tek kristalleri").
Silikon levhaların görüntüsü. Berkeley Laboratuvarı bilim adamları, mikroelektronik üretimine daha sürdürülebilir bir yaklaşım sağlayabilecek yeni bir yarı iletken malzeme olan "çok elementli mürekkep" geliştirdiler. Silikonun aksine çok elementli mürekkep oda sıcaklığında işlenebilmektedir. (Resim: kynny/iStock)
Araştırmanın kıdemli yazarı Peidong Yang, "Yarı iletken cihaz yapmanın geleneksel yolu enerji yoğundur ve karbon emisyonunun ana kaynaklarından biridir" dedi. Yang, Berkeley Laboratuvarı Malzeme Bilimleri Bölümü'nde öğretim üyesi kıdemli bilim insanıdır ve UC Berkeley'de kimya, malzeme bilimi ve mühendisliği profesörüdür. "Yarı iletken üretmeye yönelik yeni yöntemimiz, daha sürdürülebilir bir yarı iletken endüstrisinin önünü açabilir."
Bu ilerleme, iki benzersiz yarı iletken malzeme ailesinden yararlanmaktadır: yüksek entropili yarı iletkenlerden yapılmış sert alaşımlar; ve kristal halojenürden yapılmış yumuşak, esnek bir malzeme perovskitler.
Yüksek entropili malzemeler, beş veya daha fazla farklı kimyasal elementten oluşan, neredeyse eşit oranlarda kendiliğinden birleşerek tek bir sistem oluşturan katılardır. Uzun yıllardır araştırmacılar, minimum enerji girdisiyle kendi kendine birleşen yarı iletken malzemeler geliştirmek için yüksek entropili malzemeler kullanmak istiyorlardı.
"Ancak yüksek entropili yarı iletkenler neredeyse aynı ölçüde incelenmedi. Çalışmamız bu anlayış boşluğunu önemli ölçüde doldurmaya yardımcı olabilir," dedi Berkeley Laboratuvarı Malzeme Bilimleri Bölümü ve UC Berkeley kimya bölümü ile Peidong Yang grubundaki ortak yazar ve yüksek lisans öğrencisi araştırmacı Yuxin Jiang.
UV lamba uyarımı altında beş elementli ZrSnTeHfPt tek kristallerinden yayılan Kaliforniya Altın Ayılar logosunun fotolüminesans görüntüsü. Kristaller “çok elementli mürekkepten” oluşturuldu. Deney, malzemenin rengi ayarlanabilir bir LED cihazı olarak potansiyelini gösteriyor. (Resim: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ve Peidong Yang, Berkeley Laboratuvarı)
Her ne kadar geleneksel yüksek entropili alaşımlı malzemeler, üretim için silikondan çok daha az enerji gerektirse de, yine de 1000 santigrat derecenin (veya 1832 Fahrenheit derecenin) üzerinde çok yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyuyorlar. Bu muazzam enerji girdisi nedeniyle yüksek entropili malzemelerin endüstriyel ölçekte üretim için ölçeklendirilmesi zordur.
Bu engelin üstesinden gelmek için Yang ve ekibi, üzerinde uzun yıllar boyunca araştırmacıların ilgisini çeken, iyi çalışılmış bir güneş malzemesinin benzersiz niteliklerinden yararlandı: halojenür perovskitler.
Perovskitler, oda sıcaklığından yaklaşık 300 Fahrenheit dereceye kadar düşük sıcaklıktaki çözeltiden kolayca işlenir. Bu daha düşük işlem sıcaklıkları, bir gün yarı iletken üreticilerinin enerji maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir.
Yeni çalışma için Yang ve ekibi, oda sıcaklığı veya düşük sıcaklık (80 santigrat derece veya 176 Fahrenheit) koşulları altındaki bir çözeltiden yüksek entropi halojenür persovskit tek kristallerini sentezlemek için bu düşük enerji gereksiniminden yararlandı.
Çözümde, çok elementli mürekkep, düşük sıcaklıklarda kendi kendine birleşerek yüksek entropili yarı iletkenlere veya halojenür perovskit tek kristallere dönüşür. (Resim: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ve Peidong Yang, Berkeley Laboratuvarı)
Yang, iyonik bağlanma doğaları nedeniyle halojenür perovskit kristal yapılarının oluşması için diğer malzeme sistemlerine kıyasla önemli ölçüde daha düşük enerji gerektirdiğini açıkladı.
Berkeley Laboratuvarı Gelişmiş Işık Kaynağındaki deneyler, ortaya çıkan oktahedral ve kübikektahedral kristallerin yüksek entropili halojenür perovskit tekli kristalleri olduğunu doğruladı: bir set beş elementten (SnTeReIrPt veya ZrSnTeHfPt) ve başka bir set altı elementten (SnTeReOsIrPt veya ZrSnTeHfRePt) oluşuyordu. Kristallerin çapı yaklaşık 30-100 mikrometredir. (Mikrometre, metrenin milyarda biridir, yani yaklaşık bir toz zerresi büyüklüğündedir.)
Düşük sıcaklık/oda sıcaklığı tekniği, geleneksel yarı iletken üretim tekniklerinden çok daha hızlı bir şekilde, bir çözeltinin karıştırılması ve çökeltilmesinden sonraki saatler içinde tek kristalli yarı iletkenler üretir.
Yang, "Sezgisel olarak, bu yarı iletkenleri yapmak, oktahedral şekilli moleküler 'LEGO'ları daha büyük oktahedral tek kristallere istiflemeye benziyor" dedi. "Bu bireysel moleküler LEGO'ların her birinin farklı dalga boylarında yayılacağını hayal ederek, prensipte, farklı moleküler oktahedral LEGO'lar seçilerek keyfi bir renk yayan bir yarı iletken malzeme tasarlanabilir" diye açıkladı. Yazarlar bu konsepti Kaliforniya Altın Ayılar logosunu basarak gösterdiler.
Ortam sıcaklığındaki stabilite, ticari kullanıma hazır halojenür perovskitlerin geliştirilmesinde uzun süredir bir sorun olmuştur, ancak yeni çalışma için yapılan bir tezgah üstü deneyinde, yüksek entropili "çok elementli mürekkep" halojenür perovskit, araştırma ekibini XNUMX santigrat derecelik etkileyici bir ortam havası stabilitesiyle şaşırttı. en az altı ay.
Altı elementli tek kristallerin taramalı elektron mikroskobu görüntüsü. Kristaller, düşük sıcaklıkta veya oda sıcaklığında işlenebilen ilk yüksek entropili yarı iletken olan “çok elementli mürekkebin” yapı taşlarından oluşuyor. (Resim: Maria Folgueras, Yuxin Jiang ve Peidong Yang, Berkeley Laboratuvarı)
Yang, çok elementli mürekkebin, özellikle rengi ayarlanabilir LED veya diğer katı hal aydınlatma cihazı veya atık ısı geri kazanımı için termoelektrik olarak bir dizi potansiyel uygulamaya sahip olduğunu söyledi. Ek olarak malzeme, verileri aktarmak veya depolamak için ışık kullanan bir optik bilgi işlem cihazında programlanabilir bir bileşen olarak da hizmet edebilir.
"Yüksek entropili halojenür-perovskit yarı iletken kristallerimiz, oda sıcaklığı ve düşük sıcaklık yöntemleriyle, diğer gerekli katmanlara zarar vermeden bir elektronik cihaza dahil edilebilir, böylece elektronik cihazların daha kolay tasarlanmasına ve elektronik cihazların daha yaygın kullanılmasına olanak tanır. Berkeley Laboratuvarı ve UC Berkeley'deki Peidong Yang grubunda eski bir yüksek lisans öğrencisi olan ortak yazar Maria Folgueras, "elektronik cihazlarda yüksek entropili malzemeler" dedi.
Yang, "Bu oktahedral LEGO'ların her birinin, tıpkı DNA baz çiftlerinin genetik bilgimizi taşıması gibi, bir tür 'genetik' bilgi taşıyabileceğini hayal edebiliriz" dedi. "Bir gün bu moleküler LEGO yarı iletkenlerini bilgi bilimi uygulamaları için kodlayıp çözebilseydik, oldukça etkileyici olurdu."
Araştırmacılar bundan sonra katı hal aydınlatma ve ekran uygulamaları için sürdürülebilir yarı iletken malzemeler tasarlamaya devam etmeyi planlıyor.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63736.php
- :vardır
- :dır-dir
- :olumsuzluk
- $UP
- 10
- 28
- 300
- 7
- 700
- 8
- 80
- 9
- a
- kabiliyet
- Yapabilmek
- Hakkımızda
- hızlanan
- ilave
- ilerlemek
- ileri
- ilerleyen
- avantaj
- Türkiye
- Izin
- alaşım
- neredeyse
- Rağmen
- Ortam
- miktar
- an
- ve
- Başka
- uygulamaları
- yaklaşım
- yaklaşık olarak
- ARE
- etrafında
- AS
- At
- yazar
- Yazarlar
- baz
- BE
- Ayılar
- Çünkü
- olmuştur
- Berkeley
- Blokları
- buluş
- bina
- fakat
- by
- Kaliforniya
- denilen
- CAN
- karbon
- karbon emisyonu
- taşımak
- Selsius
- Merkez
- zor
- kimyasal
- kimya
- kod
- renk
- karşılaştırıldığında
- bileşen
- bilgisayarlar
- bilgisayar
- kavram
- koşullar
- ONAYLANDI
- devam etmek
- geleneksel
- maliyetler
- olabilir
- Kristal
- veri
- Tarih
- gün
- Talep
- gösterdi
- gösteriyor
- bölüm
- Dizayn
- tasarım
- geliştirmek
- gelişmiş
- cihaz
- Cihaz
- farklı
- ekran
- Bölünme
- bayan
- dramatik
- Toz
- her
- kolay
- kolayca
- Elektronik
- elemanları
- emisyon
- etkinleştirmek
- enerji
- Mühendislik
- muazzam
- Her
- deneme
- deneyler
- açıkladı
- kapsam
- aileleri
- uzak
- büyüleyici
- Daha hızlı
- adam
- doldurmak
- Ad
- beş
- esnek
- İçin
- Airdrop Formu
- oluşturulan
- Eski
- itibaren
- boşluk
- Go
- Altın
- mezun
- grup
- Zor
- Var
- he
- Network XNUMX'in Kalbi
- yardım et
- Yüksek
- SAAT
- HTTPS
- if
- görüntü
- resim
- etkileyici
- in
- Anonim
- bireysel
- sanayi
- bilgi
- giriş
- girişler
- içine
- İyonik
- dergi
- jpg
- sadece
- laboratuvar
- laboratuvar
- büyük
- lawrence
- katmanları
- en az
- Led
- az
- kaldıraçlı
- ışık
- Aydınlatma
- sevmek
- logo
- Uzun
- kaybetmek
- Çok
- Düşük
- alt
- yapılmış
- büyük
- yapmak
- Yapımı
- Üreticiler
- üretim
- çok
- maria
- malzeme
- malzemeler
- yöntem
- yöntemleri
- Mikroskop
- Orta
- hafif
- en az
- Karıştırma
- moleküler
- ay
- Daha
- ulusal
- Tabiat
- neredeyse
- gerekli
- yeni
- sonraki
- numara
- of
- on
- ONE
- or
- Diğer
- bizim
- tekrar
- Üstesinden gelmek
- çiftleri
- özellikle
- kaldırım döşemek
- PHP
- plan
- Platon
- Plato Veri Zekası
- PlatoVeri
- potansiyel
- potansiyel
- prensip
- baskı
- Sorun
- süreç
- işlenmiş
- işleme
- üretir
- profesör
- programlanabilir
- nitelikleri
- Çiğ
- geçenlerde
- kurtarma
- azaltmak
- Bildirilen
- gerektirir
- gereklilik
- gerektirir
- araştırma
- araştırmacı
- Araştırmacılar
- Ortaya çıkan
- tutmak
- oda
- Adı geçen
- aynı
- SAND
- ölçekleme
- tarama
- Bilim
- BİLİMLERİ
- bilim adamı
- bilim adamları
- seçme
- yarıiletken
- Yarı iletkenler
- kıdemli
- hizmet vermek
- set
- parlaklık
- önemli
- önemli ölçüde
- Silikon
- tek
- ALTINCI
- Altı ay
- beden
- Yumuşak
- güneş
- çözüm
- biraz
- Kaynak
- kaynaklar
- istikrar
- istif
- Yine
- mağaza
- yapılar
- Öğrenci
- okudu
- Ders çalışma
- şaşırmış
- sürdürülebilir
- sistem
- Sistemler
- Bizi daha iyi tanımak için
- alır
- takım
- teknikleri
- göre
- o
- The
- ve bazı Asya
- sonra
- Bunlar
- onlar
- Re-Tweet
- Böylece
- için
- aldı
- geleneksel
- transfer
- iki
- tip
- altında
- anlayış
- benzersiz
- aksine
- kullanım
- kullanım
- çok
- aranan
- oldu
- Atık
- Atık ısı geri kazanım
- dalga boyları
- Yol..
- we
- Haftalar
- vardı
- hangi
- yaygın
- irade
- ile
- içinde
- olmadan
- İş
- olur
- yıl
- zefirnet