Półprzewodnik „prawie niemożliwy” do wytworzenia

Sercem większości urządzeń elektronicznych są półprzewodniki, materiały odpowiedzialne za kontrolowanie przepływu prądu. Do tej pory królował wśród nich krzem. Badacze z Edynburga pokazali jednak, że stop dwóch pierwiastków: germanu i cyny, może działać jeszcze lepiej.

Reklama

Co istotne, nowy materiał:

  • skuteczniej pochłania i emituje światło,
  • umożliwia sprawniejszą zamianę energii świetlnej na elektryczną i odwrotnie,
  • idealnie nadaje się do tzw. optoelektroniki, wykorzystywanej m.in. w procesorach, czujnikach i aparaturze medycznej.

Problem polegał na tym, że german i cyna w normalnych warunkach… niemal wcale nie chcą ze sobą reagować. Przez lata uznawano więc, że taki półprzewodnik to raczej teoria niż realny materiał.

Ekstremalne ciśnienie, przełomowe efekty

Przełom przyniosło zastosowanie naprawdę ekstremalnych warunków. Zespół badawczy podgrzewał mieszaniny germanu i cyny do temperatur przekraczających 1200°C, jednocześnie poddając je ciśnieniu sięgającemu 10 gigapaskali około 100 razy większemu niż na dnie Rowu Mariańskiego, najgłębszego miejsca na Ziemi. Efekt? Powstała zupełnie nowa klasa półprzewodników, stabilna w temperaturze pokojowej i przy normalnym ciśnieniu, a przy tym wyjątkowo obiecująca pod względem właściwości.

Dlaczego to takie ważne?

Nowy materiał może pomóc rozwiązać jeden z kluczowych problemów współczesnej technologii: rosnące zużycie energii przez elektronikę i centra danych. Bardziej efektywne półprzewodniki oznaczają:

  • szybsze działanie urządzeń,
  • mniejsze straty energii,
  • niższe koszty i mniejszy wpływ na środowisko.
Reklama

Jak podkreślają autorzy badań, to nie tylko pojedyncze odkrycie, ale nowa droga projektowania materiałów, która może znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach technologii.

W badaniach uczestniczyli naukowcy z kilku europejskich ośrodków, a wyniki opublikowano w renomowanym czasopiśmie Journal of the American Chemical Society.

Elektronika przyszłości?

Choć do masowego zastosowania nowego materiału droga jeszcze daleka, odkrycie z Edynburga pokazuje, że przyszłość elektroniki nie musi opierać się wyłącznie na krzemie. Być może już za kilka lat urządzenia, z których korzystamy na co dzień, będą działały szybciej, chłodniej i znacznie oszczędniej, dzięki półprzewodnikom powstałym w warunkach rodem z wnętrza Ziemi.

Źródło: Uniwersytet w Edynburgu