цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Слоистые никелаты и редкоземельные элементы могут превзойти кремний по энергоэффективности

Слоистые никелаты и редкоземельные элементы могут превзойти кремний по энергоэффективности

Автор: Mike(admin) от 11-09-2020, 03:15

Ни для кого не секрет, что электроника на основе кремния потребляет большое количество энергии. По мере того, как устройства становятся все мощнее и меньше, они расходуют больше энергии.


Слоистые никелаты и редкоземельные элементы могут превзойти кремний по энергоэффективности

Это проблематично не только потому, что использование большего количества энергии приводит к более высоким эксплуатационным расходам, но также приводит к более высоким выбросам CO2. Естественно, это то, что заставляет ученых и инженеров-конструкторов бороться за решение, и одна из областей, которая в настоящее время рекламируется как потенциальное решение – это материалы, альтернативные кремнию.


Так, исследователи из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве со Швейцарским федеральным технологическим институтом в Лозанне (EPFL), Цюрихским университетом, Льежским университетом и Нью-Йоркским институтом Флэтайрон утверждают, что сделали новое открытие материала, состоящего из тонких слоев никелатов.


Никелаты, которые могут переключаться из изолирующего в проводящее состояние, когда температура превышает определенный порог, образуются из оксида никеля и атома, принадлежащего к одному из редкоземельных элементов («набор из 17 элементов из Периодической таблицы»), например как неодим.


Температура, при которой изменяется состояние никелата, полностью зависит от рассматриваемого редкоземельного элемента. Это, в свою очередь, определяет, в каких областях можно использовать никелаты. Когда редкоземельным элементом является, например, самарий, изменение состояния происходит при 130 °C. Когда это неодим, это происходит при -73 °C. В опубликованной исследовательской работе это объясняется добавлением редкоземельных элементов, которые несколько нарушают и деформируют кристаллическую структуру материала


Исследователи проанализировали несколько слоев никелата самария поверх слоев никелата неодима с атомами, идеально расположенными, чтобы сформировать то, что команда назвала «суперсэндвичем». В таком расположении тонко уложенных слоев (каждый не более восьми атомов в ширину) весь образец начал функционировать как единый материал.


Это недавно обнаруженное физическое явление в материале можно было бы использовать для управления электронными свойствами никелатов, такими как переход из изолирующего в проводящее состояние и наоборот, и привести к электронным устройствам и системам, которые гораздо более энергоемкие. эффективнее, чем доступные сегодня. Согласно исследованию, слои никелатов ведут себя независимо, когда они достаточно толстые, и каждый из них поддерживает свою собственную температуру перехода. Но когда они тоньше, они ведут себя как единый материал с одним большим скачком проводимости, имеющим место при промежуточной температуре перехода.


Слоистые никелаты и редкоземельные элементы могут превзойти кремний по энергоэффективности

Исследователи провели анализ образца под электронным микроскопом и обнаружили, что распространение деформаций кристаллической структуры на границах раздела материалов происходит только в двух или трех атомных слоях. Следовательно, физическое явление не может быть вызвано искажением кристаллической структуры.


Ученые также обнаружили, что тонкие слои могут вести себя менее энергоемко и стать либо полностью металлическим, либо изолирующим материалом с общей температурой перехода. Это достигается без изменения кристаллической структуры материала, что в исследовании называют «беспрецедентным» в исследованиях.


Теоретически совместное исследование UNIGE могло бы предоставить новый способ управления свойствами искусственных электронных структур. В этом исследовании можно контролировать скачок проводимости никелатов. Учитывая, что никелаты перспективны для ценных применений, таких как пьезоэлектрические транзисторы, исследование может стать огромным шагом вперед для разработки устройств в будущем, если их можно будет использовать в качестве замены кремния.




© digitrode.ru




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий