Nauka dla Społeczeństwa

09.12.2022
PL EN
27.09.2022 aktualizacja 27.09.2022

Zmniejszony pobór mocy dzięki platynowym nanocząstkom

Fot. Adobe Stock Fot. Adobe Stock

Dzięki wprowadzeniu nanocząstek platyny do warstwy półprzewodnika udało się zmaksymalizować wydajność przełączania tlenkowych urządzeń półprzewodnikowych i zmniejszyć ich pobór mocy o połowę – informuje pismo „Nature Communications”.

Umieszczone w nurcie strumienia kamienie pomagają podróżnym przekroczyć go bez narażania na zamoczenie. Jak wykazał koreański zespół profesora Junwoo Sona i doktora Minguka Cho z Pohang University of Science and Technology w Pohang-si, w podobny sposób mające niski opór elektryczny platynowe nanocząstki ułatwiają przepływ prądu elektrycznego, zmniejszając zużycie energii o połowę.

Materiał tlenkowy z przejściem fazowym metal-izolator, w którym faza materiału szybko zmienia się z izolatora w przewodzący metal po osiągnięciu napięcia progowego, to kluczowy materiał do wytwarzania elementów półprzewodnikowych o małej mocy.

Przejście fazowe metal-izolator zachodzi, gdy domeny izolatora o wielkości kilku nanometrów (nm, miliardowych części metra) są przekształcane w metaliczne domeny przewodzące. Kluczowe znaczenie miało zmniejszenie wielkości napięcia przyłożonego do urządzenia w celu zwiększenia wydajności przełączania.

Badaczom udało się zwiększyć wydajność przełączania dzięki zastosowaniu nanocząstek platyny. Po przyłożeniu napięcia prąd elektryczny „przeskoczył” przez te cząstki i nastąpiła szybka przemiana fazowa.

Ponad milion razy zwiększył się również efekt pamięci urządzenia. Ogólnie rzecz biorąc, po odcięciu napięcia faza metaliczna natychmiast przechodzi w fazę izolatora, w której nie płynie prąd; czas ten był niezwykle krótki i wynosił 1 milionową część sekundy. Potwierdzono jednak, że efekt pamięciowy zapamiętywania poprzedniego przejścia można zwiększyć do kilku sekund, a urządzenie może być ponownie eksploatowane przy stosunkowo niskim napięciu dzięki resztkowym domenom przewodnictwa pozostającym w pobliżu nanocząstek platyny.

Przewiduje się, że technologia ta będzie niezbędna do rozwoju urządzeń elektronicznych nowej generacji, takich jak neuromorficzne urządzenia półprzewodnikowe (na przykład memrystory Motta), które mogą przetwarzać ogromne ilości danych przy mniejszym poborze mocy.

DOI 10.1038/s41467-022-32081-x (PAP)

pmw/ ekr/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022