Purdue -forskarna Wenzhuo Wu och Peide Ye upptäckte nyligen telluren, ett tvådimensionellt material som de tillverkade i en lösning, det har vad som krävs för att göra höghastighetselektronik snabbare. Upphovsman:Purdue University image/Vincent Walter
Purdue-forskare har upptäckt ett nytt tvådimensionellt material, härrörande från det sällsynta elementet tellur, att göra transistorer som bär en ström bättre genom ett datorchip.
Upptäckten lägger till en lista över extremt tunna, tvådimensionella material som ingenjörer har försökt använda för att förbättra driftshastigheten för ett chips transistorer, som sedan gör det möjligt att behandla information snabbare i elektroniska enheter, som telefoner och datorer, och försvarsteknik som infraröda sensorer.
Andra tvådimensionella material, såsom grafen, svart fosfor och kisel, har saknat antingen stabilitet vid rumstemperatur eller de genomförbara tillvägagångssätt som krävs för att nanotillverka effektiva transistorer för enheter med högre hastighet.
"Alla transistorer måste skicka en stor ström, vilket översätter till höghastighetselektronik, "sa Peide Ye, Purdues Richard J. och Mary Jo Schwartz professor i el- och datateknik. "Endimensionella trådar som för närvarande består av transistorer har mycket små tvärsnitt. Men ett tvådimensionellt material, fungerar som ett ark, kan skicka en ström över en bredare yta. "
Tellurene, en tvådimensionell filmforskare som finns i elementet tellurium, uppnår en stabil, arkliknande transistorstruktur med snabbare rörliga "bärare-vilket betyder elektroner och hålen de lämnar på sin plats. Trots telluriums sällsynthet, fördelarna med telluren skulle göra transistorer gjorda av tvådimensionella material lättare att producera i större skala. Forskarna beskriver sina fynd i Nature Electronics .
En liten mängd tvådimensionell telluren, härrörande från det sällsynta elementet tellur, kan göra datortips transistorer både mer skalbara och effektiva. Upphovsman:Purdue University image/Vincent Walter
"Även om tellur inte är rikligt på jordskorpan, vi behöver bara lite för att syntetiseras genom en lösningsmetod. Och inom samma sats, vi har ett mycket högt produktionsutbyte av tvådimensionella tellurenmaterial, "sa Wenzhuo Wu, biträdande professor i Purdues School of Industrial Engineering. "Du skala helt enkelt upp behållaren som innehåller lösningen, så produktiviteten är hög. "
Eftersom elektronik vanligtvis används vid rumstemperatur, naturligt stabila tellurentransistorer vid denna temperatur är mer praktiska och kostnadseffektiva än andra tvådimensionella material som har krävt en vakuumkammare eller låg driftstemperatur för att uppnå liknande stabilitet och prestanda.
De större kristallflingorna av telluren betyder också mindre hinder mellan flingor för elektronrörelse - ett problem med de fler, mindre flingor av andra tvådimensionella material.
"Hög mobilitet vid rumstemperatur innebär mer praktiska tillämpningar, "Ni sa. Snabbare elektroner och hål i rörelse leder sedan till högre strömmar över ett chip.
Forskarna räknar med att eftersom telluren kan växa på egen hand utan hjälp av något annat ämne, materialet kan möjligen komma till användning i andra applikationer utöver datorchiptransistorer, till exempel flexibla tryckta enheter som omvandlar mekaniska vibrationer eller värme till el.
"Tellurene är ett multifunktionellt material, och Purdue är födelseplatsen för detta nya material, "Wu sa." Enligt vår mening, detta är mycket närmare den skalbara produktionen av tvådimensionella material med kontrollerade egenskaper för praktisk teknik. "
