Альтернатива кремнию

Александр Гурьянов

Это — кубический кристалл арсенида бора. Многие специалисты считают, что он сможет подменить широко применяемый в электронике кремний. У BAs не только повышенная по сравнению с ним проводимость носителей электрического заряда, но и на порядок большая его теплопроводность. Это значит, что тепло от приборов с элементами из BAs будет эффективно отводиться, поэтому есть простор для  миниатюризации микросхем и плотной интеграции различных элементов на них. Нынешние кремниевые технологии, которые развиваются с тридцатых готов прошлого века, уже не позволяют быстро двигаться вперед.

Свойства арсенида бора изучены недостаточно. Но физики полагают, что его высокая теплопроводность напрямую связана с проводимостью носителей в нем. Он может быть хорош как материал для оптоэлектроники, солнечных батарей или детекторов света.  Однако измерить перенос фотоиндуцированных носителей тока в BAs до сих пор не получалось, потому что не было кристаллов высокого качества.

Эти проблемы решила группа профессора механической инженерии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Болина Лиао (Bolin Liao), которая экспериментально изучала совершенные кристаллы арсенида бора, выращенные в лаборатории профессора физики Хьюстонского университета Чжифенга Рена (Zhifeng Ren). Для своих опытов экспериментаторы применили сверхскоростной сканирующий электронный микроскоп.

Этот уникальный в своем роде и единственный в США прибор оснащен сверхбыстрой высокоразрешающей камерой. Он-то и позволил детально во времени и пространстве изучить диффузию носителей, возбужденных фемтосекундным лазером в кристаллической мишени.

Идея эксперимента в том, чтобы сначала генерировать носители в кристалле одним лазерным импульсом. Другой задержанный импульс посылается на фотокатод, то есть на электронную пушку микроскопа. Он порождает короткие импульсы зондирующих кристалл электронов, которые отражаются от образца и дают моментальный снимок. Многократное возбуждение с разной задержкой второго импульса и позволило получить детальную картину явления с пикосекундным разрешением.

Физики обнаружили, что электроны остаются в возбужденном состоянии около 200 пикосекунд, что гораздо дольше, чем в обычных полупроводниках. Это явление хорошо согласуется с высокой теплопроводностью кристалла. Оно же дает надежду на высокий КПД солнечных батарей на арсениде бора.

Авторы уверены, что у них есть все основания стать заменой кремния, если удастся создать технологии его массового и дешевого производства.


(Matter, 18 Oct, 2022)

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...