halvleder mikrochip

Verdens bedste halvleder er fundet

Nyt kemisk materiale kan revolutionere morgendagens teknologi. Vidunderstoffet løser nemlig to store udfordringer.

Nyt kemisk materiale kan revolutionere morgendagens teknologi. Vidunderstoffet løser nemlig to store udfordringer.

Jonas Svidras/Unsplash

Silicium dominerer din teknologi, fordi materialet er godt til at binde atomer – og så er det billigt og nemt at fremskaffe.

Tech-hovedstaden Silicon Valley har fået sit navn for netop at specialisere sig i silicium-baserede transistorer, halvledere og mikrochips.

Men der er et par problemer ved stoffet.

En af de ting, som din computer skal nedkøle, er såkaldte halvledere, som ofte er lavet af grundstoffet silicium. Silicium har nemlig svært ved at lede varme, hvilket øger risikoen for overophedning i for eksempel din computer, hvorfor dyre og ofte larmende kølesystemer er almindelige.

Silicium giver også en anden udfordring. Selvom stoffet er ideelt til at lade elektroner suse igennem sin struktur, så har det svært ved at udnytte såkaldte ”huller” – elektronernes positivt ladede modstykker – som er vigtige i nogle typer mikrochips.

halvleder mikrochip

Kubisk borarsenid kommer til at revolutionære fremtidens halvledere og mikrochips, mener forskere.

© Jonas Svidras/Unsplash

Nu har et internationalt forskerhold fra blandt andet det anerkendte Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Houston og 13 andre institutioner måske løst disse problemer. Faktisk har de fundet en stærk konkurrent til silicium i et materiale kaldet kubisk borarsenid.

Unikt vidundermateriale

Materialet har en høj mobilitet for både elektroner og de såkaldte huller til at bevæge sig gennem sin struktur. Kubisk borarsenid kan nemlig føre strøm gennem både elektroner og huller, og dermed øge effektiviteten i halvlederen kraftigt. Det er det, der er med til at gøre det nye materiale unikt, mener forskerne.

Kubisk borarsenid gitter

Kubisk borarsenids struktur gør det ideelt til blandt andet at lade strøm føre sig gennem både elektroner og ”huller”, hvilket øger effektiviteten.

© Christine Daniloff/MIT

Den perfekte varmeleder

Forskerholdet er så begejstrede for det nye materiales egenskaber, at de kalder det for det bedste halvledermateriale, der nogensinde er fundet. Faktisk er ledningsevnen 10 gange større end for silicium.

Dernæst er kubisk borarsenid også unikt, fordi det er fremragende til at lede varme.

"Varme er lige nu en stor flaskehals for mange elektronikprodukter," forklarer en af forskerne bag opdagelsen, Jungwoo Shin, fra MIT.

"Siliciumcarbid erstatter lige nu silicium i elektronik hos store EV-virksomheder, herunder Tesla, da det har tre gange højere termisk ledningsevne end silicium på trods af dets lavere elektriske mobiliteter. Forestil dig, hvad borarsenider kan opnå med 10 gange højere termisk ledningsevne og meget højere mobilitet end silicium. Det kan være en gamechanger."

Kubisk borarsenid krystal

Sådan ser kubisk borarsenid ud, når det krystalliseres. Materialet er blandt andet fremragende til at lede varme gennem sig, så der ikke opstår overophedning i for eksempel din computer.

© University of Houston

Vejen mod bæredygtig teknologi

Næste skridt i arbejdet med kubisk borarsenid er at finde en praktisk måde at fremstille materialet i større mængder, end det er muligt på nuværende tidspunkt.

Selvom både bor og arsen er ret almindelige grundstoffer, så mener forskerne, at det kan være svært at få forskellige virksomheder til at udskifte et så dominerende materiale som silicium med kubisk borarsenid.

Nu håber forskerne imidlertid, at virksomhederne og resten af verden får øjnene op for kubisk borarsenid, det nye vidundermateriale i moderne teknologi.

Skulle kubisk borarsenid blive almindeligt i fremtidens teknologi, så vil det mindske behovet ekstra materialer som blæsere, og dermed også gøre teknologier mere bæredygtige og billige.