Een halfgeleider gevonden die veel beter bleek te zijn dan silicium - boorarsenide

In hun werk gepubliceerd in het tijdschrift Science hebben wetenschappers aangetoond dat kubisch boorarsenide twee problemen oplost

belangrijkste problemen van siliciumhalfgeleiders.De thermische geleidbaarheid van dit materiaal is 10 keer groter dan die van silicium, terwijl boorarsenide een hoge mobiliteit vertoont, niet alleen voor elektronen, maar ook voor gaten.

Boriumarsenide vertoonde alle kwaliteiten die daarvoor nodig zijngoede halfgeleider, zeiden wetenschappers. In eerdere onderzoeken hebben ze aangetoond dat boorarsenide een zeer goede bandafstand en een hoge thermische geleidbaarheid heeft. In het nieuwe werk bestudeerden ze de mobiliteit van elektronen en gaten, quasideeltjes met een positieve lading die ontstaan ​​in plaats van een elektron dat is overgegaan naar een naburig atoom.

De resultaten van het onderzoek toonden aan dat mobiliteitzowel elektronen als gaten in het nieuwe materiaal overtreffen die van silicium. De wetenschappers merken op dat de elektronische eigenschappen van kubisch boorarsenide oorspronkelijk werden voorspeld op basis van kwantummechanische berekeningen van de dichtheidsfunctie. Het experiment bevestigde de berekeningen volledig.

Dit is belangrijk omdat, natuurlijk, in halfgeleiderswe hebben zowel positieve als negatieve ladingen gelijk. Dus als je een apparaat bouwt, heb je een materiaal nodig waar zowel elektronen als gaten met minder weerstand bewegen.

Gan Chen, professor aan het Massachusetts Institute of Technology, co-auteur van het werk

Silicium is een van de meest voorkomendeelementen op aarde, en in zijn pure vorm is dit materiaal de basis geworden van veel moderne technologieën, van zonnecellen tot computerchips. Maar de eigenschappen ervan als halfgeleider zijn verre van ideaal, merken de auteurs van het werk op. Hoewel het gemakkelijk elektronen door zijn structuur laat gaan, is het veel minder aanpasbaar aan "gaten". Bovendien geleidt silicium de warmte niet zo goed, waardoor oververhittingsproblemen ontstaan.

Wetenschappers merken op dat het nieuwe materiaal potentieelin staat om silicium te vervangen. Maar eerst moeten goedkope methoden worden ontwikkeld voor de hoogwaardige productie van dit materiaal. Daarnaast moeten een aantal andere eigenschappen van boorarsenide worden beoordeeld, zoals hoe goed het op de lange termijn zal presteren.

Eerder sprak Hi-Tech over de ontwikkeling van een technologie om goedkope halfgeleiders te maken uit magnesiumdiboride.

Omslagafbeelding: Christine Daniloff, MIT

Lees verder:

Er is een vreemde fase van materie ontdekt die twee tijddimensies tegelijk inneemt

Archeologen hebben tekeningen gevonden van enge mensen met enorme hoofden: wie waren dat?

Archeoloog-robot duikt 1000 meter onder water om gezonken schip te inspecteren