Новые транзисторы помогут создать умные окна

Новые транзисторы помогут создать умные окна

Ученые установили, что при температуре ниже 47 градусов Цельсия, ионы ванадия в тонкой пленке диоксида ванадия объединяются попарно в некую кристаллическую структуру, при этом связанные с ними электроны перестают проводить ток.

Проводимость может быть восстановлена, если приложить положительное напряжение к поверхности пленки. Приложенное электрическое поле вызывает движение электронов и восстанавливает «высокотемпературную структуру», определяющую металлические свойства пленки.

Таким образом, транзистор, изготовленный на основе диоксида ванадия, представляет собой элементарный «выключатель». Если напряжение приложено к поверхности полупроводника, то ток протекает через транзистор, если полярность напряжения изменена - ток прекращается. Исследователи десятилетиями пытались добиться эффекта превращения металлических оксидов из изоляторов в проводники с помощью приложенного к ним напряжения, но смогли добиться такого изменения только для очень тонких пленок, размером с несколько атомных слоев.

Недавно, Масаки Накано (Masaki Nakano) с коллегами из японского Института физико-химических исследований (RIKEN Advanced Science Institute), находящегося в Вако (Wako), установили, что, если приложить напряжение к пленке диоксида ванадия, толщиной несколько десятков нанометров, то это вызывает превращение ее, из изолятора в металл, по всему объему. Открытые необычные свойства материала могут привести к появлению «умных» технологий.

Поведение электронов в оксидах переходных металлов может управляться изменением химического состава материала или его температуры. Например, диоксид ванадия является изолятором при комнатной температуре, но его нагрев, или замещение небольшой части атомов ванадия на атомы вольфрама (доноров электронов), приводит к фазовому переходу и превращению его в металл.

Ученые предположили, что эффект появления проводящего заряда будет ограничен всего несколькими атомными слоями, непосредственно у поверхности пленки, так как избыток электронов в этом районе будет компенсировать приложенное поле и вызывать «экранирование» остальной области. Но даже в этом случае происходит изменение кристаллической структуры материала вызывающее появление металлических свойств. Причем это «искажение решетки» распространяется на весь объем пленки, за счет чего ее электрическое сопротивление уменьшается в 100 раз.

Исследователи активно ищут другие материалы, аналогичные по свойствам диоксиду ванадия, а также анализируют все возможности технологического применения их открытия. Одним из таких воплощений может быть выключатель, реагирующий на тепло, так как его температура будет определять, является ли он металлом или диэлектриком, а, соответственно, может изменяться частота света, отражаемого или поглощаемого материалом.

Источник: lentalite.ru

Похожие новости:
Новые полупроводники: время без перезарядки больше в десять раз
Исследователи из Рочестерского технологического института, международного консорциума полупроводников SEMATECH и Техасского государственного университета, продемонстрировали, что новые методы и материалы для создания интегральных микросхем, позволяют снизить потребление энергии до уровня, при котором время работы без перезарядки для портативных устройств увеличивается ..
2014-01-15 872 0 Технология
0
Микросхемы будут производить с помощью новых методов
Использование новых методов и материалов для построения интегральных схем может увеличить срок службы батарей в 10 раз для мобильных нужд по сравнению с обычными транзисторами. Этот научный прорыв основан на туннельных полевых транзисторах. Транзисторы — это переключатели, которые направляют ход электронов ..
2013-01-31 1092 0 Технология
0
"Умные" термостаты Google сберегут энергию
Компания Google приступила к тестированию собственных термостатов. Такие приборы, служащие для поддержания постоянной температуры, помогут жителям сократить расходы на электроэнергию. По неофициальным данным, устройства смогут подключаться к Интернету и отправлять измерения в "облако". Компания уже пыталась создать нечто подобное. ..
2013-12-18 927 0 Технология
0
Учёные создали транзисторы из нитрида галлия
Такой экзотический материал, как нитрид галлия (GaN), является перспективным полупроводником и может найти применение в электронных устройствах будущего. Он намного эффективнее кремния, отмечают исследователи. В 2013 году Министерство энергетики США выделило около $70 млн для изучения и разработки GaN-приборов. Такая ..
2015-08-03 4083 0 Технология
0
Транзисторы с углеродными нанотрубками
Недавно мы уже представили вам, как наш мир будет выглядеть через 10 лет. Мы упомянули о создании в скором времени более быстрых и менее энергоемких компьютеров, которые будут основаны на транзисторах, изготовленных из углеродных нанотрубок. IBM объявила, что она интенсивно работает над развитием этой технологии, и предусматривает, ..
2014-07-23 1210 0 Технология
0
Итальянцы сделали дом — солнечную батарею
В Италии придумали, как превратить целый дом в концентратор солнечной энергии, пишет defconc.ru. Новый люминесцентный материал разработан в Университете Милан-Бикокка совместно с Национальной лабораторией Лос-Аламос (США). Им можно покрыть не только крышу, на которую обычно помещают солнечные панели, но и всю поверхность ..
2014-04-29 1492 0 Технология
-1
Новые технологические схемы, основанные на ионах и молекулах
Клас Тубрандт, докторант органической электроники в Линчёпингском университете (Linkoping University), расположенном в Швеции, разработал интегрированный химический чип, сообщает «PC-News.info». Данные результаты только что были опубликованы в журнале «Nature Communications». Исследования группа «Organic Electronics» в Линчёпингском университете ранее ..
2012-05-30 933 0 Технология
0
Ученые разрабатывают нанодисплеи толщиной с лист бумаги
Представьте себе дисплей компьютера толщиной с лист бумаги, который можно свернуть и легко взять с собой. Flexible Electronics и Display Center в университете штата Аризона продвигают технологию для воплощения этой мечты в реальность, сообщает Gazetenka.com. В этом месяце, центр ..
2013-07-20 969 0 Технология
0
Инновационные окна пропускают воздух, но не шум
Шумовое загрязнение является одним из бичей современной цивилизации. Оно может заглушить мелодию природы, вызвать раздражение, стресс или даже потерю слуха. Существует новый прототип специального звукоизоляционного окна, с множеством резонаторов Гельмгольца, способных подавлять шум. Проще говоря, ..
2013-07-18 1152 0 Технология
0
Генетические паспорта могут создать в Эстонии
Академик из Эстонии  Андрес Метспалу предлагает для жителей страны в возрасте от 35 до 65 лет создать генетические паспорта. По его мнению индивидуальные гены помогут врачу установить, предпосылки каких болезней есть у человека, и подобрать соответствующее лечение. Капля крови пациента обрабатывается  специальной программой ..
2013-02-11 767 0 Технология
0
Ученые разработали самоохлаждающиеся окна
В помещения, с большой площадью остекления, попадает много солнечного света, что, конечно же, полезно и заодно позволяет сэкономить на освещении. Но это также влечет за собой нагрев стекол и повышение температуры воздуха внутри, что вынуждает прибегать к более мощным системам кондиционирования ..
2013-08-8 1068 0 Технология
0
Ученые создали первый в мире нанопроцессор
Ученым и инженерам из Гарвардского университета и компании MITRE Corporation удалось создать первый программируемый нанопроцессор в мире. Процессор назвали nanoFSM. Основным преимуществом проекта считается “плиточная” архитектура.При данной архитектуре конечный вариант процессора собирается из наноблоков с электрическими ..
2014-02-01 1492 0 Технология
0
Графен как основа для имплантированной электроники
Имплантаты, заменяющие те или иные человеческие органы, давно никого не удивляют, а их эффективность постепенно приближается к естественным аналогам. Это справедливо даже в такой области, как зрение, где добиться результата труднее всего. Более того, не так давно удалось впервые создать имплантат, который ..
2013-02-19 953 0 Технология
0
Концепция домов будущего представляет собой трансформер
Инженеры уже демонстрировали концепции домов-будущего, которые отвечают среде своего расположения, как, например, окна с термохромными стеклами в жарких регионах, которые экранируют тепло. Или даже заполненные водой керамические стены, которые при повышении окружающей температуры создают пассивное ..
2012-11-1 1981 0 Технология
0
Катар: многоразовое облако поможет пережить жару на чемпионате
Пока полмира спорит можно ли доверить маленькому государству Катар проведение Чемпионата мира по футболу 2022 года, оно готово поразить всех своим богатством и инновационными подходами. Страна готова создать искусственные облака, насыпать новых островов для гостей ..
2013-07-24 1076 0 Технология
0