Die ersten Transistoren wurden hergestellt aus Germanium spät 1940 s, und sie hatten die Größe eines Miniaturbilds. Das gleiche Material kann laut einer neuen Studie neu angeordnet werden, um die zukünftige Elektronik voranzutreiben.
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Chemiker an der Ohio State University Erfolg bei der Entwicklung einer Technologie zur Erzeugung einer ein Atom dicken Schicht aus Germanium . Diese Form kann mehr Elektronen leiten als 10 mal schneller als Silizium und 5 mal schneller als herkömmlich Germanium . In dieser Form heißt das kristalline Material Germanan .
Joshua Goldberger , Assistenzprofessor für Chemie an Ohio State University , beschlossen, sich auf das traditionelle Material zu konzentrieren.
„Die meisten Leute denken an Graphen als elektronisches Material der Zukunft. Aber Silizium und Germanium sind immer noch die Materialien der Gegenwart. 60 Jahre Brainpower wurden in die Entwicklung von Techniken investiert, um daraus Chips zu machen. Deshalb haben wir nach einzigartigen Formen von gesucht. Silizium und Germanium mit vorteilhaften Eigenschaften, um die Vorteile eines neuen Materials zu nutzen, jedoch mit geringeren Kosten und unter Verwendung vorhandener Technologie. ” Goldberger sagte.
Forscher haben erfolglos versucht zu erstellen Germanan vorher. Dies ist das erste Mal, dass genügend Mengen davon erfolgreich wachsen, um seine Eigenschaften im Detail zu messen und Stabilität zu zeigen, wenn sie Luft und Wasser ausgesetzt werden.
In der Natur Germanium bildet mehrschichtige Kristalle, in denen jede Atomschicht miteinander verbunden ist, die Einzelatomschicht ist instabil. Um damit fertig zu werden, Goldberger Team mehrschichtig erstellt Germanium Kristalle mit Kalziumatomen, die zwischen den Schichten eingeklemmt sind. Dann lösten sie das Kalzium mit Wasser auf und ersetzten Kalzium durch Wasserstoff. Das Ergebnis ist die Fähigkeit, einzelne Schichten von abzuziehen. Germanan .
Diese Form von Germanium hat eine bessere Stabilität als die traditionelle Silizium und es oxidiert nicht in Wasser und Luft. Der Hauptvorteil von Germanan ist das sogenannte “ direkte Bandlücke ”, was bedeutet, dass Licht leicht absorbiert oder emittiert wird. Konventionell Silizium und Germanium haben indirekte Bandlücken, was bedeutet, dass es für das Material viel schwieriger ist, Licht zu absorbieren oder zu emittieren.
„Wenn Sie versuchen, ein Material mit einer indirekten Bandlücke auf einer Solarzelle zu verwenden, müssen Sie es ziemlich dick machen, wenn Sie genug Energie für den Durchgang benötigen, um nützlich zu sein. Ein Material mit a direkte Bandlücke kann den gleichen Job mit einem Stück Material machen 100 mal dünner ” Goldberger sagte.
Die Forschung wurde teilweise durch eine Zuordnung der Rechenzeit aus dem Ohio Supercomputing Center mit Instrumentierung von Analytische Oberflächeneinrichtung in der Fachbereich Chemie und Biochemie und die Instrumentalanalyseprogramm für Studenten der Ohio State University . Die Finanzierung erfolgte durch die National Science Foundation , die Armeeforschungsbüro , die Zentrum für aufstrebende Materialien at Ohio State und die Universität Seed Grant-Programm für Materialforschung .