Die Einbeziehung der Vanadiumdioxid in elektronischen Geräten kann Transistorleistung zu erhöhen. Eine Gruppe von Forschern hat nun das Material in einer Form, die dies möglich macht, synthetisiert.

Roman Engel-Herbert, Assistant Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der Penn State, sagt:



"Es ist schwer zu aktuellen Transistortechnologie Halbleiter zu ersetzen, weil sie einen fantastischen Job zu tun. Aber es gibt einige Materialien, wie Vanadiumoxid, die vorhandenen Geräte hinzugefügt werden können, um sie noch besser durchführen."

Die Wissenschaftler zeigen, dass die Vanadiumdioxid, die nur eine spezielle Kombination von Vanadium und Sauerstoff verschiedenen Elemente ist, hat eine ungewöhnliche Struktur namens Metall-Isolator-Übergang. In dem Zustand, aus Metall, frei bewegen sich die Elektronen, während der Körperisolator können Elektronen nicht fließen.

Dieser Übergang ein / aus, die sich aus der Vanadiumdioxid, ist auch die Grundlage des logischen Computer und der Speicher.

Die Forscher angenommen, dass, wenn sie sich in der Nähe von Vanadiumoxid Transistoren einer Vorrichtung, die die Leistung der Transistoren verbessern könnte hinzuzufügen. Darüber hinaus, indem auf die Speicherzelle, könnte die Energieeffizienz und die Stabilität zu verbessern, zu lesen, zu schreiben, und Statusinformationen zu erhalten.

Und 'hauchdünn

Die größte Herausforderung, die sie konfrontiert war, dass die Vanadiumdioxid von ausreichend hoher Qualität war noch nie in einem dünnen Film oder auf das erforderlich ist, um von Nutzen zu der Branche, der Größe des Wafers Skala angehoben.

Obwohl Vanadiumdioxid wird die Verbindung ausgerichtet, so scheint es einfach ist, ist es sehr schwierig zu synthetisieren. Um einen scharfen Übergang Metall-Isolator zu schaffen, muß das Verhältnis von Vanadium Sauerstoff präzise gesteuert werden.

Wenn das Verhältnis ist genau richtig, wird das Material mehr als vier Größenordnungen in Widerstand reicht für eine ausreichend starke Ein- / Aus-Reaktion ändern.

Das Team berichtet, dass sie das erste, das Wachstum von Dünnfilmen aus Vanadiumdioxid auf Saphir-Wafer 3 Zoll mit einer perfekten Verhältnis 1-2 Vanadium Sauerstoff über den gesamten Wafer zu erreichen.

Das Material kann verwendet werden, um Hybrid-Feldeffekttransistor, die so genannte Hyper-FET, die zu einer effizienteren Leistungstransistoren führen könnten, zu machen.

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A Certain Ratio

"Um das richtige Verhältnis von Vanadium zu Sauerstoff zu etablieren, einen unkonventionellen Ansatz, der die gleichzeitige Hinterlegung Vanadiumoxid mit unterschiedlichen Verhältnissen von Vanadium-Sauerstoff durch die Saphirwafer aufgebracht wir", sagt Hai-Tian Zhang, ein Student in Gruppe von Engel-Herbert.

"Mit Hilfe dieser" Bibliothek "Vanadium-Sauerstoff-Verhältnisse wir Flussberechnungen durchzuführen, um die optimale Kombination, würde 1-2 Vanadium ideales Verhältnis von Sauerstoff in der Schicht zu bestimmen können. Dieses neue Verfahren erlaubt die schnelle Identifizierung von optimalen Wachstumsbedingungen für Anwendungen Industrie vermeidet eine lange und mühsame Reihe von Experimenten durch Versuch und Irrtum ".

Die Vanadiumdioxid Material Dünnfilm nach dieser Methode angebaut wurde verwendet, um Switches Super-Hochfrequenz, eine wichtige Technologie in der Kommunikation zu machen.

Diese Schalter zeigen Grenzfrequenzen um eine Größenordnung höher als die von herkömmlichen Geräten.

"Wir beginnen zu erkennen, dass die Klasse von Materialien, die diese Ein- / Aus-Antwort kann auf verschiedene Arten nützlich in der Informationstechnologie, wie die Erhöhung der Robustheit und Effizienz der Operationen Lesen / Schreiben und Rechnen in sein Speicher, Logik und Kommunikationsgeräten ", sagt Engel-Herbert. "Wenn Sie können qualitativ hochwertige Vanadiumdioxid auf der Wafer-Maßstab zu machen, werden die Leute viele ausgezeichnete Ideen, wie sie genutzt werden können."

Hai-Tian Zhang, Zhang Lei, Debangshu Mukherjee, Yuan-Xia Zheng, Ryan C. Haislmaier, Nasim Alem und Roman Engel-Herbert
Wafermaßstab Wachstum von VO2 dünne Filme mit einem kombinatorischen Ansatz

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