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
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...
Пишут, что...
…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи… …дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% ...