Thiếc monoxit - vật liệu bán dẫn siêu mỏng có tính cách mạng trong ngành điện tử

02:11' PM - Thứ ba, 15/11/2016

Các nhà khoa học Đại học Tổng hợp Utah (Mỹ) đã phát hiện một loại vật liệu bán dẫn 2 chiều để sử dụng cho các thiết bị điện tử, có khả năng mở ra triển vọng sản xuất các máy vi tính và thiết bị di động như điện thoại thông minh với tốc độ hoạt động nhanh hơn nhiều so với trước đây, đồng thời cũng sử dụng ít điện năng hơn và tỏa nhiệt ít hơn.

Chất bán dẫn này được chế tạo từ thiếc monoxit (SnO). Đây là một lớp vật liệu 2 chiều, có độ dày chỉ bằng một nguyên tử, vì vậy nó cho phép điện tích di chuyển với tốc độ nhanh hơn nhiều so với các vật liệu 3 chiều như silic. Vật liệu này có thể được sử dụng trong các tranzito - thành phần quyết định trong tất cả các thiết bị điện tử như máy vi tính, các bộ xử lý đồ họa trong máy tính để bàn và thiết bị di động.

Hiện nay, tranzito và các thành phần khác của các dụng cụ điện tử thường được chế tạo bằng vật liệu 3 chiều như silic, chúng gồm có nhiều lớp, được bố trí trên nền vật liệu thủy tinh. Nhưng nhược điểm của vật liệu 3 chiều là khi chuyển động điện tử thường nảy qua nảy lại bên trong các lớp theo tất cả các hướng, vì vậy tốc độ chuyển động bị chậm lại.

Vật liệu 2 chiều là lĩnh vực nghiên cứu mới, được mở ra chỉ cách đây khoảng 5 năm. ích lợi của những vật liệu này là chúng chỉ có một lớp với độ dày bằng một hoặc hai nguyên tử. Trong vật liệu 2 chiều, điện tử chỉ có thể chuyển động theo một hướng nên sẽ chuyển động nhanh hơn nhiều.

Tuy mới đây các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này đã phát hiện một số dạng vật liệu 2 chiều mới như graphen, molybden disulfua và borophen, nhưng chúng là những vật liệu chỉ cho phép chuyển động của điện tử mang điện tích âm (vật liệu bán dẫn loại N) mà không cho phép điện tích dương (“lỗ trống”) chuyển động. Trong khi đó, khi chế tạo thiết bị điện tử người ta cần sử dụng vật liệu bán dẫn cho phép cả điện tích dương (vật liệu bán dẫn loại P) chuyển động.

Vật liệu thiếc oxit do các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Utah phát hiện là vật liệu bán dẫn 2 chiều loại P bền vững đầu tiên đã được chế tạo ra.

Với sáng chế mới, nay ngành điện tử có cả vật liệu bán dẫn 2 chiều loại P và N, nhờ đó có thể sản xuất các tranzito nhỏ hơn và nhanh hơn so với các tranzito hiện nay. Bộ vi xử lý của máy vi tính bao gồm hàng tỉ tranzito, nếu càng có nhiều tranzito được tích hợp vào một con chip thì công suất của bộ vi xử lý sẽ càng mạnh.

Tranzito do các nhà khoa học Utah sáng chế có thể cho phép sản xuất các máy vi tính và điện thoại thông minh với tốc độ hoạt động nhanh gấp 100 lần so với các thiết bị bình thường hiện nay. Hơn nữa, do điện tử chỉ chuyển động qua một lớp mà không bị nảy qua nảy lại như trong vật liệu 3 chiều, chúng sẽ ít bị ma sát hơn, vì vậy bộ vi xử lý sẽ không bị nóng như những con chip máy tính bình thường. Khi vận hành, những bộ vi xử lý kiểu mới sẽ cần ít điện năng hơn, nhờ đó có thể kéo dài thời gian hoạt động của pin. Ưu điểm này đặc biệt quan trọng đối với các dụng cụ y tế, ví dụ các dụng cụ cấy ghép trong cơ thể, vì chúng cần hoạt động trong thời gian dài và ổn định sau mỗi lần thay pin.

HS

Theo phys.org, 2/2016

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,