Βρέθηκε ένας ημιαγωγός που αποδείχθηκε πολύ καλύτερος από το αρσενίδιο του πυριτίου - βορίου

Στην εργασία τους που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, οι επιστήμονες έδειξαν ότι το κυβικό αρσενίδιο του βορίου λύνει δύο

κύρια προβλήματα των ημιαγωγών πυριτίου.Η θερμική αγωγιμότητα αυτού του υλικού είναι 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του πυριτίου, ενώ το αρσενίδιο του βορίου επιδεικνύει υψηλή κινητικότητα όχι μόνο για ηλεκτρόνια, αλλά και για οπές.

Το αρσενίδιο του βορίου έδειξε όλες τις απαραίτητες ιδιότητες γιακαλός ημιαγωγός, είπαν οι επιστήμονες. Σε προηγούμενες μελέτες, έδειξαν ότι το αρσενίδιο του βορίου έχει πολύ καλό διάκενο ζώνης και υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Στη νέα εργασία, μελέτησαν την κινητικότητα των ηλεκτρονίων και των οπών, οιονεί σωματιδίων με θετικό φορτίο που σχηματίζονται στη θέση ενός ηλεκτρονίου που έχει μεταφερθεί σε ένα γειτονικό άτομο. 

Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η κινητικότητατόσο τα ηλεκτρόνια όσο και οι οπές στο νέο υλικό ξεπερνούν εκείνα του πυριτίου. Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι οι ηλεκτρονικές ιδιότητες του κυβικού αρσενιδίου του βορίου είχαν αρχικά προβλεφθεί με βάση τους κβαντομηχανικούς υπολογισμούς της συνάρτησης πυκνότητας. Το πείραμα επιβεβαίωσε πλήρως τους υπολογισμούς.

Αυτό είναι σημαντικό γιατί, φυσικά, στους ημιαγωγούςέχουμε και θετικά και αρνητικά φορτία εξίσου. Έτσι, εάν κατασκευάζετε μια συσκευή, χρειάζεστε ένα υλικό όπου τόσο τα ηλεκτρόνια όσο και οι οπές κινούνται με λιγότερη αντίσταση.

Gan Chen, καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, συν-συγγραφέας του έργου

Το πυρίτιο είναι ένα από τα πιο κοινάστοιχεία στη Γη και στην καθαρή του μορφή αυτό το υλικό έχει γίνει η βάση πολλών σύγχρονων τεχνολογιών, από ηλιακές κυψέλες έως τσιπ υπολογιστών. Αλλά οι ιδιότητές του ως ημιαγωγού απέχουν πολύ από το να είναι ιδανικές, σημειώνουν οι συντάκτες της εργασίας.  Αν και περνάει εύκολα ηλεκτρόνια μέσα από τη δομή του, είναι πολύ λιγότερο προσαρμόσιμο σε «τρύπες». Επιπλέον, το πυρίτιο δεν μεταφέρει πολύ καλά τη θερμότητα, δημιουργώντας προβλήματα υπερθέρμανσης.

Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι το νέο υλικό είναι δυνητικάικανό να αντικαταστήσει το πυρίτιο. Αλλά πρώτα, είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν φθηνές μέθοδοι για την υψηλής ποιότητας παραγωγή αυτού του υλικού. Επιπλέον, πρέπει να αξιολογηθούν και ορισμένες άλλες ιδιότητες του αρσενιδίου του βορίου, όπως το πόσο καλά θα αποδώσει μακροπρόθεσμα.

Προηγουμένως, η Hi-Tech μίλησε για την ανάπτυξη μιας τεχνολογίας για τη δημιουργία φθηνών ημιαγωγών από διβορίδιο μαγνησίου.

Εικόνα εξωφύλλου: Christine Daniloff, MIT

Διαβάστε περισσότερα:

Ανακαλύφθηκε μια περίεργη φάση ύλης που καταλαμβάνει δύο χρονικές διαστάσεις ταυτόχρονα

Οι αρχαιολόγοι βρήκαν σχέδια ανατριχιαστικών ανθρώπων με τεράστια κεφάλια: ποιοι ήταν

Ρομπότ αρχαιολόγος βουτάει 1.000 μέτρα κάτω από το νερό για να επιθεωρήσει το βυθισμένο πλοίο