Instagram

Facebook

Kemi banar väg för bättre elektronikmaterial


2020-06-26

Ett tunt lager indiumnitrid ovanpå kiselkarbid, som skapats med LiU-forskarnas nya molekyl.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Ett tunt lager indiumnitrid ovanpå kiselkarbid, som skapats med LiU-forskarnas nya molekyl.

Henrik Pedersen, professor vid Linköpings universitet.
Bild: Linköpings universitet
Henrik Pedersen, professor vid Linköpings universitet.

Doktoranden Polla Rouf vid ALD-reaktorn, där forskarna gör tunna filmer av indiumnitrid.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Doktoranden Polla Rouf vid ALD-reaktorn, där forskarna gör tunna filmer av indiumnitrid.

Rouzbeh Samii, Henrik Pedersen, Nathan O’Brien och Polla Rouf i labbet.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Rouzbeh Samii, Henrik Pedersen, Nathan O’Brien och Polla Rouf i labbet.

Nathan O'Brien vid handskboxen där de luft- och fuktkänsliga molekylerna syntetiseras.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Nathan O'Brien vid handskboxen där de luft- och fuktkänsliga molekylerna syntetiseras.

Indiumnitrid är ett mycket lovande material för användning i elektronik, men svårt att tillverka. Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en ny molekyl med vilken de kan skapa indiumnitrid av hög kvalitet, vilket kan öppna upp för att använda indiumnitrid i exempelvis högfrekvenselektronik.

Bandbredden vi använder i dag för trådlös dataöverföring utnyttjas snart till sin fulla kapacitet. Om mängden data ska kunna fortsätta öka, behöver bandbredden ökas med fler frekvenser. Kanske kan materialet indiumnitrid vara en del av lösningen.

– Eftersom elektroner rör sig väldigt lätt genom indiumnitrid, innebär det att man kan skicka elektroner fram och tillbaka genom materialet i mycket hög hastighet och skapa signaler med väldigt hög frekvens. Det gör indiumnitrid lämpligt att använda i högfrekvenselektronik, exempelvis för nya frekvenser för trådlös dataöverföring, säger Henrik Pedersen, professor i oorganisk kemi vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet, som har lett studien som nyligen publicerades i tidskriften Chemistry of Materials.

Indiumnitrid består av metallen indium och kväve. Det är ett halvledarmaterial, och kan därför användas för att göra transistorer, vilka är grunden för all elektronik. Problemet är att det är svårt att göra tunna filmer av indiumnitrid. Tunnfilmer av liknande halvledarmaterial skapas ofta med den beprövade metoden CVD (chemical vapour deposition), där temperaturer mellan 800 och 1 000 °C används. Men om man värmer indiumnitrid över 600 °C bryts det ner i sina beståndsdelar, indium och kvävgas.

Forskarna bakom den aktuella studien har i stället använt en variant av CVD-metoden som kallas atomlagerdeponering (ALD), som fungerar vid lägre temperaturer. De har utvecklat en ny molekyl, en så kallad indiumtriazenid. Ingen hade forskat på sådana indiumtriazenider tidigare och LiU-kemisterna fann snart att triazenidmolekylen har stor potential som startmaterial vid tillverkning av tunnfilmer.

De flesta elektronikmaterial måste skapas genom att tunnfilmen växer på en yta som styr hur strukturen på kristallen i elektronikmaterialet blir, så kallad epitaxiell tillväxt. Forskarna visar att det är möjligt med epitaxiell tillväxt av indiumnitrid om kiselkarbid används som substrat, något som inte visats tidigare. Dessutom är indiumnitriden som de skapar på det här sättet mycket ren från föroreningar och bland den bästa indiumnitriden i världen.

– Molekylen som vi har skapat, en indiumtriazenid, öppnar upp för att använda indiumnitrid i elektronik. Vi har visat att man kan göra indiumnitrid på ett sätt som gör att den blir tillräckligt ren för att man verkligen ska kunna prata om den som ett riktigt elektronikmaterial, säger Henrik Pedersen.

Dessutom gjorde forskarna en annan upptäckt. Den rådande synen inom ALD-fältet är att molekylerna inte ska reagera eller sönderdelas på något sätt i gasfasen. Men när forskarna varierade temperaturen under beläggningsprocessen upptäckte de att det fanns inte bara ett, utan två temperaturintervall där processen var stabil.

– Indiumtriazeniden bryts ner till mindre fragment i gasfasen vilket ger en bättre ALD-process. Det är ett paradigmskifte inom ALD att använda molekyler som inte är helt stabila i gasfasen. Vi visar att om vi låter vår nya molekyl brytas ner lite i gasfasen blir slutresultatet bättre, säger Henrik Pedersen.

Forskarna utforskar nu liknande triazenidmolekyler med andra metaller, vilket gett lovande resultat för att skapa molekyler för ALD även med dessa metaller. Studien har genomförts tillsammans med forskare från Sveriges Lantbruksuniversitet i Uppsala och Carleton University i Ottawa, Kanada. Den har finansierats med stöd av Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Nathan O´Brien, biträdande universitetslektor vid IFM vid Linköpings universitet, är studiens huvudförfattare.

Fördjupande läsning:
Klicka här för att läsa artikeln In Situ Activation of an Indium(III) Triazenide Precursor for Epitaxial Growth of Indium Nitride by Atomic Layer Deposition i sin helhet.



Källa: Linköpings universitet


Skriv ut



Biobränsle lossas i Energihamnen.
Biobränsle lossas i Energihamnen.

Stockholm Exergi första svenska medlem i Baltpool Biomass Exchange

Baltpool är en elektronisk handelsplats för biobränslen som träpellets och flis med 450 medlemmar från länder som Litauen, Lettland, Estland, Finland och Danmark. Som...

Läs mer
Enerbrokers


Nya pristoppar under helgen som gick

I slutet av förra veckan steg elpriset och dagspriser på över 73 öre/kWh...

Läs mer
Idcon

Vattenfall Eldistribution höjer beredskapen inför stundande oväder

Med anledning av det oväder som förväntas komma in över Västernorrland och...

Läs mer
Unibar H är ett strömskensystem som är säkert, effektivt och lätt att använda (bilden är en illustration).

Effektivare energifördelning med strömskensystem

Unibar H är ett flexibelt system för säker energifördelning.
– Det är...

Läs mer
Snart slår världens första butik för laddstationer upp sina dörrar (bilden är en illustration).

Världens första butik för laddstationer öppnar i Täby Centrum

På fredag inviger Täby Centrum världens första butik för laddstationer....

Läs mer
Det befintliga ställverket vid Stadsfjärden ska bytas ut.

Nytt ställverk vid Stadsfjärden – en viktig investering för ökad säkerhet

Ställverket vid Stadsfjärden som uppfördes på 70-talet rustas upp och byts ut....

Läs mer
Med hjälp av skoter, helikopter eller, i extra svårtillgänglig terräng, snöskor jobbar Jämtkrafts personal med att åtgärda fel och röja i kraftledningsgatorna efter det kraftiga snöfallet vecka 2. På vissa håll var det över 1 meter kallsnö.

Få strömavbrott trots största snösmockan på 15 år

Inte sedan 2006 har det fallit så mycket snö på kort tid som det gjorde i bö...

Läs mer


Ny handbok gör ansvaret för elanläggningar tydligare

Elsäkerhetsverket vill göra det enklare för den som har ansvar för en...

Läs mer
Mest lästa

Implementa

Palgo

Osby Parca / Enertech AB

WPS

Rörkraft

Ramab

Jämtvind

BK Services

Ketherm

TTM Energi

Deutsche-windtechnik

Rekakabel

Blade solutions

Vindteknikk

Härnösands kommun

BVM

Vägtransportledarna Norr

Baywa

ppam

connected wind

Nordheat

Energi service

Ramström
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se