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

Nowy proces mający uczynić arsenek galu tańszym w układach scalonych

ghost666 02 Kwi 2015 16:01 2073 0
  • Nowy proces mający uczynić arsenek galu tańszym w układach scalonych Układy komputerowe, ogniwa fotowoltaiczne i inne urządzenia elektroniczne tradycyjnie buduje się w oparciu o najlepiej znany z półprzewodników - krzem. Istnieją jednakże inne półprzewodniki, jednym z nich jest arsenek galu, który wykazuje własności które dają mu pewną przewagę nad krzemem - elektrony szybciej podróżują w jego strukturze niż w krzemie. Z drugiej strony krzem ma zaletę - niski koszt wytwarzania, przez co arsenek galu wykorzystuje się jedynie w układach o bardzo dużych wymaganiach, gdzie jego wysoki koszt można uzasadnić. Na przykład układy radiowe w telefonach komórkowych wykonuje się z tego materiału, gdyż przy tych częstotliwościach krzem po prostu już nie działa.

    Badacze z uniwersytetu Stanforda opracowali jednakże proces, który drastycznie redukuje koszt układów z arsenku galu, przez co otwierają się dla niego nowe możliwości aplikacji, na przykład w układach fotowoltaicznych. "Ogniwa słoneczne oparte o arsenek galu charakteryzują się rekordowo wysoką wydajnością konwersji" - mówi profesor Bruce Clemens, inżynier materiałowy, który pracował nad tym projektem.

    Jednakże krzemowe ogniwa fotowoltaiczne są o wiele tańsze od tych opartych o arsenek galu, który pracować może w takich aplikacjach jak ogniwa w satelitach. Głównym ich kosztem jest wystrzelenie ich na orbitę, więc opłaca się inwestować w ogniwa oparte o arsenek galu, dający większy prąd.

    Profesor Clemens twierdzi, że opracowany przez niego proces może uczynić stosowanie arsenku galu ekonomicznie uzasadnionym do stosowania nawet na ziemi. Praca opublikowana przez niego w MRS Communications wraz z dr Garrettem Hayesem, opisuje proces wytwarzania tego rodzaju materiału. Artykuł dostępny jest tutaj http://journals.cambridge.org/action/displayA...e=online&aid=9633433&fileId=S2159685915000026.



    Krzem i arsenek galu rozpoczynają jako czyste kryształy dosyć do siebie podobne. Oba materiały cięte są w płytki, zwane waflami. Tego rodzaju płaskie, okrągłe podłoża czystego materiału są standardem w przemyśle. Jednakże wytworzenie jednego wafla z arsenku galu o średnicy 8" kosztuje 5000 dolarów, a z krzemu zaledwie 5.

    Proces opracowany przez naukowców ze Stanford ma na celu zmniejszenie różnicy kosztów pomiędzy tymi podłożami poprzez lepsze wykorzystanie drogiego wafla.

    Dzisiejsze elementy elektroniczne wykonuje się na powierzchni tego rodzaju podłoża. Wykorzystuje się techniki wzrostu struktur z fazy gazowej, zawierającej gazowe prekursory arsenku galu i innych materiałów. Kondensują one na powierzchni wafla. W takiej sytuacji jest on tylko podłożem, na którym dzieje się cała 'elektronika' w układzie.

    Aby uczynić wafle podłożami wielokrotnego użycia naukowcy dodali kilka kroków do procesu wytwarzania i zademonstrowali eksperymentalnie tą technikę.

    W pierwszym kroku drogi wafel pokrywany był warstwą zużywalnego materiału. Następnie wykorzystane są standardowe procesy depozycji z fazy gazowej, aby na powierzchni tego materiału wyhodować układy elektroniczne z arsenku galu. W kolejnym kroku wykorzystuje się laser do podniesienia wyhodowanych struktur z powierzchni podłoża niczym naleśnik z natłuszczonej patelni. Struktury te umieszcza się następnie na innym podłożu, a podłoże z arsenku galu jest czyszczone i nadaje się do kolejnego wykorzystania.

    Korzystając z tej technologii, wytwarzanie układów z arsenku galu jest droższe - około 50 do 100 razy - od układów krzemowych, ale jest to i tak o wiele mniejsza różnica niż istnieje aktualnie. Profesor Clemens sugeruje, iż może to powtórnie zainicjować zainteresowanie tym materiałem.

    Źródło:

    http://phys.org/news/2015-03-gallium-arsenide-cheaper-chips-solar.html#jCp

    Fajne! Ranking DIY
    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 9293 postów o ocenie 6878, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.