Germanan - cienka warstwa germanu zastąpi krzem w półprzewodnikach

Ten sam materiał, który służył do budowy pierwszych prymitywnych tranzystorów więcej niż 60 lat temu można zmodyfikować tak, by stał się nową drogą rozwoju elektroniki. Chemicy z Uniwersytetu Stanowego Ohio opracowali technologię wytwarzania arkuszy germanu o grubości jednego atomu. Jak twierdzą, przewodzi on elektrony ponad dziesięć razy szybciej niż krzem i pięć razy szybciej niż konwencjonalny german.

Posłuchaj
00:00

Struktura materiału jest podobna do grafenu. Grafen ma być wykorzystywany w celach komercyjnych, nad czym pracuje obecnie wiele laboratoriów. Eksperci sugerują, że niedługo powstaną szybsze chipy, i że grafen może funkcjonować nawet jako nadprzewodnik. Joshua Goldberger z Uniwersytetu Ohio postanowił skupić się na bardziej tradycyjnych materiałach. - Większość ludzi myśli o grafenie jako o elektronicznym materiale przyszłości. Krzem i german są materiałami z teraźniejszości. Przez sześćdziesiąt lat potencjał umysłowy kierowano na opracowywanie technik budowania z nich chipów. Zatem powinniśmy poszukiwać unikalnych form krzemu i germanu o korzystnych właściwościach, aby uzyskać nowy materiał, ale mniejszym kosztem i przy użyciu istniejących technologii.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie ACS Nano, on i jego koledzy opisują, jak udało im się stworzyć stabilną, pojedynczą warstwę atomów germanu. Materiał krystaliczny w tej formie otrzymał nazwę "germanan". Badacze starali się stworzyć germanan już wcześniej. Obecnie po raz pierwszy udało się wytworzyć ilości wystarczające do przeprowadzenia szczegółowych pomiarów właściwości materiału i udowodnienia, że jest on stabilny przy kontakcie z powietrzem i wodą.

Joshua Goldberger

Joshua Goldberger, The Ohio State University

Germanan jest jeszcze bardziej stabilny chemicznie niż krzem. W przeciwieństwie do krzemu nie utlenia się w powietrzu i w wodzie. To sprawia, że można z nim łatwo pracować stosując tradycyjne techniki wytwarzania chipów. Germanan jest pożądany dla optoelektroniki, ponieważ ma tzw. bezpośrednie pasmo wzbronione. Pozwala to na łatwiejszą absorpcję lub emisję światła. Przykładowo, w zastosowaniu do ogniw słonecznych, materiały z bezpośrednim pasmem wzbronionym mogą być do 100 razy cieńsze niż materiały z pasmem pośrednim, przy zachowaniu takiej samej wydajności.

Według obliczeń naukowców, elektrony mogą być przewodzone przez germanan dziesięć razy szybciej niż przez krzem, a pięć razy szybciej niż za pośrednictwem standardowego germanu. Mierzona prędkość nazywana jest mobilnością elektronu. Dzięki wysokiej mobilności germanan może pozwolić na zwiększenie obciążania przyszłych procesorów komputerowych.

- Mobilność jest ważna, ponieważ szybsze chipy mogą być wykonywane jedynie z materiałów dających właśnie większą mobilność. Kiedy sprowadza się tranzystory do coraz mniejszej skali trzeba stosować materiały o wyższej mobilności lub tranzystory nie będą działać - wyjaśniał Joshua Goldberger. Podczas dalszych badań zespół będzie sprawdzał możliwości wpływania na właściwości germananu poprzez zmianę konfiguracji atomów w pojedynczej warstwie.

źródło: The Ohio State University
zdjęcie główne: Germanan - Joshua Goldberger, The Ohio State University

Powiązane treści
Krzem, krzemogerman, InGaAs, a może nanorurki węglowe, czyli przyszłość branży półprzewodników
Czy tlenek galu jest przyszłością elektroniki?
ITME i Seco/Warwick będą produkować grafen
Unijny Grafenowy Projekt Flagowy z udziałem polskiego instytutu
Uniwersytet Cambridge otworzy Centrum Grafenu
Grafen posłuży do magazynowania wodoru
650 mln zł na dofinansowanie projektów wykorzystujących grafen
Polscy naukowcy znaleźli sposób na tanie wytwarzanie grafenu
Zobacz więcej w kategorii: Gospodarka
Komponenty
Navitas wprowadza pierwsze na świecie tranzystory SiC MOSFET z kwalifikacją AEC-Plus dla motoryzacji i przemysłu
Zasilanie
Infineon rozszerza ofertę modułów mocy EasyPACK CoolGaN dla aplikacji wysokonapięciowych
Aktualności
Już za tydzień Warsaw Industry Automatica 2025
Aktualności
Nowa wizja transformacji cyfrowej – COCUS i Panasonic
Produkcja elektroniki
Popyt na sprzęt do produkcji wyznacznikiem stanu branży
Zasilanie
Nowy moduł Semikron Danfoss z tranzystorami ROHM 2kV SiC MOSFET zwiększa wydajność systemów solarnych SMA
Zobacz więcej z tagiem: Artykuły
Magazyn
Kwiecień 2025
Targi zagraniczne
Międzynarodowa wystawa i warsztaty na temat kompatybilności elektromagnetycznej EMV 2025
Statyczne
Logowanie
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów