Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Disiarczek molibdenu obiecującym materiałem dla elektroniki wysokotemperaturowej

ghost666 15 Lut 2015 17:13 1548 0
  • Disiarczek molibdenu obiecującym materiałem dla elektroniki wysokotemperaturowejUkłady elektroniczne i sensory, które przekazują informacje z wnętrza silników odrzutowych czy głębi odwiertów do wydobycia ropy, mogłyby ulec jeszcze znacznej poprawie i w konsekwencji pomóc zaoszczędzić miliony dolarów. Naukowcy od dawna próbują opracować nowe i tanie układy elektroniczne, które mogłyby pracować w środowisku o ekstremalnie wysokiej temperaturze.

    Zespół badaczy z Uniwersytetu stanu Kalifornia, znajdującego się w Riverside oraz z Instytutu Politechnicznego Rensselaer odkryli, że nowy dwuwymiarowy materiał, który zdobywa bardzo dużą popularność w gremium akademickim, disiarczek molibdenu (MoS2) jest obiecującym kandydatem na materiał, z którego wykonywać by można tranzystory o bardzo wysokiej maksymalnej temperaturze pracy. Naukowcy skonstruowali tranzystory z cienkich warstw MoS2, które pracowały w temperaturze przekraczającej 220°C. Czas ich stabilnej pracy wynosił co najmniej dwa miesiące. Wyniki tych prac opublikowane zostały w czasopiśmie Journal of Applied Physics. Publikacja dostępna jest tutaj.

    Konwencjonalne układy scalone oparte o podłoża krzemowe ulegają nieodwracalnemu uszkodzeniu przy temperaturze około 350°C. Jakkolwiek naukowcy postulują wykorzystanie do konstrukcji układów tego rodzaju węglik krzemu i azotek galu jako doskonałe alternatywy do ekstremalnych temperatur, to materiały te, pomimo iż spełniają wymagania co do temperatury pracy, nie są tanie w produkcji masowej, jak mówi profesor Aleksander Balandin.

    Dwusiarczek Molibdenu, który jest dostępny jako minerał molibdenit, często występuje w środowisku naturalnym w przystępnej formie. Można także syntetyzować go z wykorzystaniem technik, takich jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej czy epitaksja z wiązek molekularnych. Dodatkowo można, z wykorzystaniem tego materiału, tworzyć np. tusze do sporządzania elektroniki drukowanej. Naukowcy od pewnego czasu postulują zastosowanie tego materiału, razem z grafenem, jako domyślnych materiałów ery post-krzemowej.

    Powodem, dla których tranzystory oparte o MoS2 tak dobrze funkcjonują w wysokiej temperaturze, jest ich szeroka przerwa energetyczna wynosząca 1,9 eV (dla porównania przerwa energetyczna krzemu wynosi 1,1 eV). Szeroka przerwa energetyczna zapobiega termicznemu przenoszeniu elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, co powodowałoby niepożądany przepływ prądu w układzie.

    Tranzystory wykonane w oparciu o węglik krzemu, który ma jeszcze szerszą przerwę energetyczną, wynoszącą ponad 3 eV, mogą pracować w temperaturach ponad 500°C, jednakże nie testowano jeszcze ich stabilności długoczasowej. Naukowcy z Uniwersytetu w Utah skonstruowali ostatnio tranzystor plazmowy dedykowany do pracy w reaktorach atomowych, który może funkcjonować w temperaturze równej 790°C, jednakże jest on wysoce niepraktyczny i był by drogi w innych aplikacjach.

    Aby móc konkurować z układami opartymi o krzem i węglik krzemu, Balandino musi jeszcze pokazać, iż tranzystory wykonane z MoS2 są w stanie pracować w bardzo wysokich temperaturach. Problemem podczas projektowania tego typu elementów jest także stworzenie reszty elementów (np. obudowy, połączeń i kontaktów), które także są w stanie funkcjonować w wysokiej temperaturze.

    Źródło:

    http://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconduc...shows-promise-for-hightemperature-electronics

    Fajne! Ranking DIY
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9747 postów o ocenie 7915, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.