Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Nye transistorer:Et alternativ til silicium og bedre end grafen

Dette er en digital model, der viser, hvordan molybdenit kan integreres i en transistor. Kredit:Kredit:EPFL

Mindre og mere energieffektive elektroniske chips kunne laves ved hjælp af molybdenit. I en artikel, der vises online den 30. januar i tidsskriftet Naturnanoteknologi , EPFL's Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures (LANES) offentliggør en undersøgelse, der viser, at dette materiale har klare fordele i forhold til traditionel silicium eller grafen til brug i elektronikapplikationer.

En opdagelse foretaget på EPFL kunne spille en vigtig rolle inden for elektronik, giver os mulighed for at lave transistorer, der er mindre og mere energieffektive. Forskning foretaget i Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures (LANES) har afsløret, at molybdenit, eller MoS 2 , er en meget effektiv halvleder. Dette mineral, som er rigelig i naturen, bruges ofte som et element i stållegeringer eller som tilsætningsstof i smøremidler. Men det var endnu ikke blevet grundigt undersøgt til brug inden for elektronik.

100, 000 gange mindre energi

"Det er et todimensionalt materiale, meget tynd og let at bruge inden for nanoteknologi. Det har et reelt potentiale i fremstillingen af ​​meget små transistorer, lysdioder (lysdioder) og solceller, "siger EPFL -professor Andras Kis, hvis LANES -kolleger M. Radisavljevic, Prof. Radenovic et M. Brivio arbejdede sammen med ham om undersøgelsen. Han sammenligner dens fordele med to andre materialer:silicium, i øjeblikket den primære komponent, der bruges i elektroniske og computerchips, og grafen, hvis opdagelse i 2004 gav fysikere fra University of Manchester Andre Geim og Konstantin Novoselov Nobelprisen i fysik i 2010.

En af molybdenit's fordele er, at den er mindre voluminøs end silicium, som er et tredimensionelt materiale. "I et 0,65 nanometer tykt ark MoS 2 , elektronerne kan bevæge sig lige så let som i et 2-nanometer tykt ark silicium, "forklarer Kis." Men det er i øjeblikket ikke muligt at fremstille et siliciumark, der er så tyndt som et enkeltlags MoS -ark 2 . "En anden fordel ved molybdenit er, at den kan bruges til at lave transistorer, der forbruger 100, 000 gange mindre energi i standbytilstand end traditionelle siliciumtransistorer. En halvleder med et "mellemrum" skal bruges til at tænde og slukke en transistor, og molybdenit's 1,8 elektron-volt mellemrum er ideel til dette formål.

Bedre end grafen

I solid-state fysik, båndsteori er en måde at repræsentere elektronernes energi i et givet materiale. I halvledere, der eksisterer elektronfrie mellemrum mellem disse bånd, de såkaldte "båndgab". Hvis afstanden ikke er for lille eller for stor, visse elektroner kan hoppe over hullet. Det giver således et større niveau af kontrol over materialets elektriske adfærd, som let kan tændes og slukkes.

Eksistensen af ​​dette hul i molybdenit giver det også en fordel i forhold til grafen. Betragtes i dag af mange forskere som fremtidens elektroniske materiale, "halvmetal" grafen har ikke et hul, og det er meget svært at kunstigt gengive en i materialet.


Varme artikler