MIT-ingenieurs boeken aanzienlijke vooruitgang bij het maken van nieuwe halfgeleidermaterialen

Update: 4 december 2021

"Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technologie (MIT) meldde dat ze de eerste films van hoge kwaliteit in een nieuwe serie hebben gemaakt Halfgeleider materialen. De hoofdonderzoeker van de studie, Rafael Jaramillo, noemde deze prestatie zijn "witte walvis" omdat hij deze prestatie al vele jaren nastreeft, en als de geschiedenis zich herhaalt, kan dit van invloed zijn op meerdere technische gebieden.

"

Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) meldden dat ze de eerste hoogwaardige films hebben gemaakt in een nieuwe reeks van halfgeleider materialen. De hoofdonderzoeker van de studie, Rafael Jaramillo, noemde deze prestatie zijn "witte walvis" omdat hij deze prestatie al vele jaren nastreeft, en als de geschiedenis zich herhaalt, kan dit van invloed zijn op meerdere technische gebieden.

Het vermogen om hoogwaardige dunne films van andere series halfgeleiders te maken, heeft geleid tot de opkomst van computers, zonnecellen, nachtzichtcamera's, enz.

Jaramillo wees erop dat wanneer een nieuw materiaal wordt geïntroduceerd, de belangrijkste wetenschappelijke doorbraak alleen kan worden bereikt wanneer materiaal van de hoogste kwaliteit kan worden verkregen. "Onderzoek naar materialen van lage kwaliteit leidt vaak tot valse ontkenningen van hun wetenschappelijke interesse en technologisch potentieel."

Bovendien zei hij dat deze nieuwe familie van halfgeleiders, de zogenaamde chalcogenide perovskieten, kan worden gebruikt in zonnecellen en verlichting. Hij wees er echter op dat uit de geschiedenis van het halfgeleideronderzoek blijkt dat nieuwe halfgeleiderfamilies meestal op onvoorspelbare manieren worden gelanceerd.

Omdat het nieuwe materiaal ultrastabiele eigenschappen heeft en gemaakt is van goedkope, niet-giftige elementen, is Jaramillo enthousiast over het potentieel ervan. Er wordt gemeld dat de film gemaakt door het team van Jaramillo bestaat uit barium, zirkonium en zwavel. Het heeft een specifieke kristalstructuur, een typische messingverbinding peroxide. “Je kunt veranderingen aanbrengen door de ingrediënten te veranderen. Daarom is het echt een familie van materialen, en niet slechts eenmalige exemplaren”, aldus Jaramillo.

Dit werk is op 3 november 2021 gepubliceerd in Advanced Functional Materials. Tot de co-auteurs van Jaramillo behoren Ida Sadeghi, een postdoctoraal onderzoeker bij het Department of Materials Science and Engineering (DMSE) en de eerste auteur van het artikel, Kevin Ye, Michael Xu. en Yifei Li, afgestudeerde studenten van DMSE, en James M. LeBeau, universitair hoofddocent van John Chipman bij de afdeling Materials Science and Engineering aan het MIT.

Het is duidelijk dat Jaramillo en collega's een techniek gebruiken die moleculaire bundelepitaxie (MBE) wordt genoemd om hun hoogwaardige dunne films te laten groeien. Deze technologie maakt controle op atomair niveau van de kristalgroei mogelijk, maar dit is moeilijk te doen en garandeert niet het succes van het nieuwe materiaal. Jaramillo wees erop dat de geschiedenis van de halfgeleidertechnologie desondanks de waarde van de ontwikkeling van MBE aantoont: “Dit is waarom het het proberen waard is.”

Zoals de naam al aangeeft, richt MBE in wezen een moleculaire straal op een specifieke rangschikking van atomen op het oppervlak. Deze rangschikking van atomen biedt een sjabloon voor de uitgeworpen moleculen en zorgt ervoor dat ze daarop kunnen groeien. “Dit is de reden waarom epitaxiale groei je films van de hoogste kwaliteit kan bieden. Deze materialen weten hoe ze moeten groeien”, zegt Jaramillo.

Een andere factor heeft de moeilijkheid van dit werk nog verergerd. Jaramillo wees erop dat de productie van dit soort chemicaliën erg moeilijk is, ze stinken en maken de apparatuur plakkerig. MBE moet worden uitgevoerd in een vacuümkamer, maar Jaramillo herinnerde zich dat ze op dat moment niet in de vacuümkamer waren ingevoerd.

Hideo Hosono, een professor aan het Tokyo Institute of Technology die niet betrokken was bij het onderzoek, zei: “De film (gemaakt door Jaramillo et al.) toont een spiegelglad beeld. Dit komt door het atomair vlakke oppervlak en de kwaliteit is zeer goed. We kunnen voorspellen dat de realisatie van apparatuurproductie zoals zonnecellen en groene LED's het volgende doel zal zijn.

Momenteel richt de groep van Jaramillo zich op twee gebieden: het verkennen van basiskwesties om materialen beter te begrijpen en het integreren ervan in zonnecellen.

Hoewel het halogenide perovskiet niet de enige focus is van Jaramillo in het MIT-laboratorium. “Maar dit is absoluut het project waar we het meest trots op zijn, omdat het de meeste moeite en de meeste uitgestelde voldoening kostte”, zei Jaramillo.

Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) meldden dat ze de eerste hoogwaardige films hebben gemaakt in een nieuwe reeks halfgeleidermaterialen. De hoofdonderzoeker van de studie, Rafael Jaramillo, noemde deze prestatie zijn "witte walvis" omdat hij deze prestatie al vele jaren nastreeft, en als de geschiedenis zich herhaalt, kan dit van invloed zijn op meerdere technische gebieden.

Het vermogen om hoogwaardige dunne films van andere series halfgeleiders te maken, heeft geleid tot de opkomst van computers, zonnecellen, nachtzichtcamera's, enz.

Jaramillo wees erop dat wanneer een nieuw materiaal wordt geïntroduceerd, de belangrijkste wetenschappelijke doorbraak alleen kan worden bereikt wanneer materiaal van de hoogste kwaliteit kan worden verkregen. "Onderzoek naar materialen van lage kwaliteit leidt vaak tot valse ontkenningen van hun wetenschappelijke interesse en technologisch potentieel."

Bovendien zei hij dat deze nieuwe familie van halfgeleiders, de zogenaamde chalcogenide perovskieten, kan worden gebruikt in zonnecellen en verlichting. Hij wees er echter op dat uit de geschiedenis van het halfgeleideronderzoek blijkt dat nieuwe halfgeleiderfamilies meestal op onvoorspelbare manieren worden gelanceerd.

Omdat het nieuwe materiaal ultrastabiele eigenschappen heeft en gemaakt is van goedkope, niet-giftige elementen, is Jaramillo enthousiast over het potentieel ervan. Er wordt gemeld dat de film gemaakt door het team van Jaramillo bestaat uit barium, zirkonium en zwavel. Het heeft een specifieke kristalstructuur, een typische messingverbinding peroxide. “Je kunt veranderingen aanbrengen door de ingrediënten te veranderen. Daarom is het echt een familie van materialen, en niet slechts eenmalige exemplaren”, aldus Jaramillo.

Dit werk is op 3 november 2021 gepubliceerd in Advanced Functional Materials. Tot de co-auteurs van Jaramillo behoren Ida Sadeghi, een postdoctoraal onderzoeker bij het Department of Materials Science and Engineering (DMSE) en de eerste auteur van het artikel, Kevin Ye, Michael Xu. en Yifei Li, afgestudeerde studenten van DMSE, en James M. LeBeau, universitair hoofddocent van John Chipman bij de afdeling Materials Science and Engineering aan het MIT.

Het is duidelijk dat Jaramillo en collega's een techniek gebruiken die moleculaire bundelepitaxie (MBE) wordt genoemd om hun hoogwaardige dunne films te laten groeien. Deze technologie maakt controle op atomair niveau van de kristalgroei mogelijk, maar dit is moeilijk te doen en garandeert niet het succes van het nieuwe materiaal. Jaramillo wees erop dat de geschiedenis van de halfgeleidertechnologie desondanks de waarde van de ontwikkeling van MBE aantoont: “Dit is waarom het het proberen waard is.”

Zoals de naam al aangeeft, richt MBE in wezen een moleculaire straal op een specifieke rangschikking van atomen op het oppervlak. Deze rangschikking van atomen biedt een sjabloon voor de uitgeworpen moleculen en zorgt ervoor dat ze daarop kunnen groeien. “Dit is de reden waarom epitaxiale groei je films van de hoogste kwaliteit kan bieden. Deze materialen weten hoe ze moeten groeien”, zegt Jaramillo.

Een andere factor heeft de moeilijkheid van dit werk nog verergerd. Jaramillo wees erop dat de productie van dit soort chemicaliën erg moeilijk is, ze stinken en maken de apparatuur plakkerig. MBE moet worden uitgevoerd in een vacuümkamer, maar Jaramillo herinnerde zich dat ze op dat moment niet in de vacuümkamer waren ingevoerd.

Hideo Hosono, een professor aan het Tokyo Institute of Technology die niet betrokken was bij het onderzoek, zei: “De film (gemaakt door Jaramillo et al.) toont een spiegelglad beeld. Dit komt door het atomair vlakke oppervlak en de kwaliteit is zeer goed. We kunnen voorspellen dat de realisatie van apparatuurproductie zoals zonnecellen en groene LED's het volgende doel zal zijn.

Momenteel richt de groep van Jaramillo zich op twee gebieden: het verkennen van basiskwesties om materialen beter te begrijpen en het integreren ervan in zonnecellen.

Hoewel het halogenide perovskiet niet de enige focus is van Jaramillo in het MIT-laboratorium. “Maar dit is absoluut het project waar we het meest trots op zijn, omdat het de meeste moeite en de meeste uitgestelde voldoening kostte”, zei Jaramillo.

De connecties:   FF200R12KE3G 6MBI100L-060