halvleder mikrochip

Vidundermateriale løser to store utfordringer ved teknologi

Nytt kjemisk materiale kan revolusjonere morgendagens teknologi. Vidundermiddelet løser nemlig to store utfordringer.

Nytt kjemisk materiale kan revolusjonere morgendagens teknologi. Vidundermiddelet løser nemlig to store utfordringer.

Jonas Svidras/Unsplash

Silisium dominerer moderne teknologi fordi materialet egner seg så godt til å binde atomer – og så er det billig og enkelt å framskaffe.

Teknologi-hovedstaden Silicon Valley har fått sitt navn for nettopp å spesialisere seg på silisium-baserte transistorer, halvledere og mikrochiper.

Men det er et par problemer ved stoffet.

En av de tingene datamaskinen må kjøle ned, er såkalte halvledere, som ofte er laget av grunnstoffet silisium. Silisium har nemlig problemer med å lede varme, noe som øker risikoen for overoppheting i for eksempel datamaskiner, noe som krever dyre og ofte bråkete kjølesystem.

Silisium gir også en annen utfordring. Selv om stoffet er perfekt til å la elektroner suse gjennom strukturen, så har det problemer med å utnytte såkalte «hull» – som har positiv ladning og fungerer som motstykker til elektronene – som er viktige i noen typer mikrochiper.

halvleder mikrochip

Kubisk borarsenid vil revolusjonære framtidens halvledere og mikrochiper, mener forskere.

© Jonas Svidras/Unsplash

Nå har en internasjonal forskergruppe fra blant annet det anerkjente Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Houston og 13 andre institusjoner kanskje løst disse problemene. Faktisk har de funnet en sterk konkurrent til silisium i et materiale som kalles kubisk borarsenid.

Unikt vidundermateriale

Materialet har en høy mobilitet for både elektroner og de såkalte hullene, slik at de kan bevege seg gjennom strukturen. Kubisk borarsenid kan nemlig føre strøm gjennom både elektroner og hull, og dermed øke effektiviteten i halvlederen kraftig. Det er det som er med på å gjøre det nye materialet unikt, mener forskerne.

Kubisk borarsenid gitter

Strukturen til kubisk borarsenid gjør det ideelt til blant annet å lede strøm gjennom både elektroner og «hull», noe som øker effektiviteten.

© Christine Daniloff/MIT

Den perfekte varmeleder

Forskergruppen er så begeistret for det nye materialets egenskaper at de kaller det for det beste halvledermaterialet som noen gang er funnet. Faktisk er ledningsevnen 10 ganger større enn for silisium.

Dessuten er kubisk borarsenid unikt fordi det leder varme så godt.

«Varme er nå en stor flaskehals for mange elektronikkprodukter», forklarer en av forskerne som står bak oppdagelsen, Jungwoo Shin, fra MIT.

«Silisiumkarbid erstatter akkurat nå silisium i elektronikk hos store EV-bedrifter, inkludert Tesla, siden det har tre ganger høyere varmeledningsevne til tross for lavere elektrisk mobilitet. Forestill deg hva borarsenid kan oppnå med 10 ganger høyere termisk ledningsevne og mye høyere mobilitet enn silisium. Det kan være en gamechanger.»

Kubisk borarsenid krystal

Slik ser kubisk borarsenid ut når det krystalliseres. Materialet er blant annet fremragende til å lede varme slik at det ikke oppstår overopphetning i for eksempel datamaskiner.

© University of Houston

Veien mot bærekraftig teknologi

Neste skritt i arbeidet med kubisk borarsenid er å finne en praktisk måte å produsere materialet i større mengder enn det er mulig i dag.

Selv om både bor og arsen er ganske vanlige grunnstoffer, mener forskerne at det kan være vanskelig å få ulike bedrifter til å skifte ut et så dominerende materiale som silisium med kubisk borarsenid.

Nå håper forskerne imidlertid at bedriftene og resten av verden får øynene opp for kubisk borarsenid, det nye vidundermaterialet i moderne teknologi.

Burde kubisk borarsenid bli vanlig i framtidens teknologi, så vil det redusere behovet for blant annet vifter, og dermed også gjøre teknologi mer bærekraftig og billige.