Penyelidik yang diketuai oleh Universiti Minnesota telah mereka bentuk bahan transformatif yang menjanjikan untuk meningkatkan kelajuan, kecekapan dan ketahanan elektronik berkuasa tinggi masa hadapan. Inovasi ini boleh merevolusikan peranti daripada telefon pintar kepada komputer kuantum.
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Universiti Minnesota telah mempelopori bahan terobosan yang menjanjikan untuk merevolusikan elektronik berkuasa tinggi dengan menjadikannya lebih pantas, telus dan lebih cekap. Bahan baru ini membolehkan elektron bergerak lebih pantas, mengekalkan ketelusan kepada cahaya yang boleh dilihat dan ultraungu, satu pencapaian yang tidak dicapai sebelum ini.
Diterbitkan dalam jurnal peer-reviewed Science Advances, perkembangan ini merupakan lonjakan ketara dalam reka bentuk semikonduktor. Semikonduktor adalah penting kepada industri global yang bernilai dalam trilion dolar, penting kepada fungsi hampir semua elektronik moden, daripada telefon pintar kepada peranti perubatan yang menyelamatkan nyawa.
Teras kemajuan ini terletak pada menambah baik bahan "jurang jalur ultra lebar" - komponen penting untuk elektronik berprestasi tinggi yang berfungsi dengan cekap dalam keadaan yang melampau. Bahan ini membolehkan peranti beroperasi pada suhu tinggi, meningkatkan ketahanan dan kekukuhannya.
Dengan meningkatkan "jurang jalur", para penyelidik telah meningkatkan kedua-dua ketelusan dan kekonduksian, menetapkan peringkat untuk kemajuan dalam komputer, telefon pintar dan juga berpotensi pengkomputeran kuantum. Bahan ini, oksida pengalir lutsinar, direka bentuk dengan struktur berlapis nipis yang mengekalkan ketelusan tanpa menjejaskan kekonduksian.
"Penerobosan ini adalah pengubah permainan untuk bahan pengalir yang telus, membolehkan kami mengatasi batasan yang telah menahan prestasi peranti ultra ungu yang mendalam selama bertahun-tahun," Bharat Jalan, seorang profesor di Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Sains Bahan di Universiti of Minnesota, berkata dalam a Siaran akhbar.
Pengarang bersama pertama kajian Fengdeng Liu dan Zhifei Yang — pelajar kedoktoran dalam bidang kejuruteraan kimia dan sains bahan yang bekerja di makmal Jalan — menjalankan ujian yang meluas untuk mengesahkan sifat luar biasa bahan tersebut. Mikroskopi elektron terperinci mendedahkan struktur perovskit berasaskan oksida yang bebas kecacatan dan sangat berkesan.
"Melalui mikroskop elektron terperinci, kami melihat bahan ini bersih tanpa kecacatan yang jelas, mendedahkan betapa kuatnya perovskit berasaskan oksida boleh menjadi semikonduktor jika kecacatan dikawal," tambah pengarang kanan Andre Mkhoyan, seorang profesor di Jabatan Universiti Minnesota. Kejuruteraan Kimia dan Sains Bahan.
Penyelidikan ini meletakkan asas untuk pembangunan peranti berkuasa tinggi dan optoelektronik yang mampu beroperasi dalam persekitaran yang paling mencabar.
Pasukan penyelidik juga termasuk Silu Guo, calon kedoktoran di Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Sains Bahan Universiti Minnesota, dan David Abramovitch dan Marco Bernardi dari Jabatan Fizik Gunaan dan Sains Bahan Institut Teknologi California.