Η χημεία ανοίγει τον δρόμο για βελτιωμένα ηλεκτρονικά υλικά

Το νιτρίδιο του ινδίου είναι ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για χρήση σε ηλεκτρονικές συσκευές, αλλά δύσκολο στην παραγωγή. Επιστήμονες του Linkoping University (LiU) ανέπτυξαν ένα νέο μόριο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία υψηλής ποιότητας νιτριδίου του ινδίου, καθιστώντας δυνατή τη χρήση του, για παράδειγμα, σε ηλεκτρονικά υψηλών συχνοτήτων.

«Εφόσον τα ηλεκτρόνια κινούνται στο νιτρίδιο του ινδίου εξαιρετικά εύκολα, είναι δυνατόν να αποστείλουμε ηλεκτρόνια πίσω και εμπρός στο υλικό σε πολύ υψηλές ταχύτητες, και να δημιουργήσουμε σήματα με εξαιρετικά υψηλές συχνότητες. Αυτό σημαίνει πως το νιτρίδιο του ινδίου μπορεί να χρησιμοποιείται σε υψηλής συχνότητας ηλεκτρονικά, όπου μπορεί να παρέχει, για παράδειγμα, νέες συχνότητες για ασύρματη μεταφορά δεδομένων» είπε ο Χένρικ Πέντερσεν, καθηγητής ανόργανης χημείας στο LiU, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας, που δημοσιεύτηκε στο Chemistry of Materials.

Το νιτρίδιο του ινδίου αποτελείται από άζωτο και ένα μέταλλο, το ίνδιο. Πρόκεται για ημιαγωγό και ως εκ τούτου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τρανζίστορ, πάνω στα οποία βασίζονται όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές. Το πρόβλημα είναι πως είναι δύσκολη η παραγωγή λεπτών ταινιών νιτριδίου του ινδίου.

Λεπτές ταινίες παρόμοιων ημιαγωγών υλικών παράγονται συχνά με μια καθιερωμένη μέθοδο γνωστή ως χημική εναπόθεση ατμών, ή CVD (chemical vapour deposition), όπου χρησιμοποιούνται θερμοκρασίες μεταξύ 800 και 1000 βαθμών Κελσίου. Ωστόσο το νιτρίδιο του ινδίου διασπάται σε ίνδιο και άζωτο όταν θερμαίνεται πάνω από 600 βαθμούς Κελσίου.

Επί της προκειμένης οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια εκδοχή της CVD γνωστή ως εναπόθεση ατομικού στρώματος, γνωστή ως ALD (atomic layer deposition), όπου χρησιμοποιούνται χαμηλότερες θερμοκρασίες. Έχουν αναπτύξει ένα νέο μόριο, γνωστό ως τριαζενίδη του ινδίου. Κανείς δεν είχε δουλέψει με τέτοια στο παρελθόν, και οι επιστήμονες του LiU διαπίστωσαν ότι αποτελεί εξαιρετικό αρχικό υλικό για την κατασκευή λεπτών φιλμ.

Τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά πρέπει να παράγονται επιτρέποντας σε μια λεπτή ταινία να αναπτυχθεί σε μια επιφάνεια που ελέγχει την κρυσταλλική δομή του ηλεκτρονικού υλικού. Η διαδικασία είναι γνωστή ως επιταξιακή ανάπτυξη. Οι ερευνητές ανακάλυψαν πως είναι δυνατή η επίτευξή της στο νιτρίδιο του ινδίου εάν χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα καρβίδιο του πυριτίου, κάτι που δεν ήταν γνωστό ως τώρα. Επιπλέον, το νιτρίδιο του ινδίου που παράγεται έτσι είναι εξαιρετικά καθαρό.

Κατά τον Πέντερσεν, το μόριο αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση νιτριδίο του ινδίου σε ηλεκτρονικές συσκευές, καθώς είναι δυνατή η παραγωγή του με τρόπο που θα διασφαλίζει την καθαρότητά του προκειμένου να χρησιμοποιηθεί ως αληθινό ηλεκτρονικό υλικό. Επίσης, διαπιστώθηκε και κάτι άλλο: Υπάρχουν δύο και όχι μόνο μία θερμοκρασίες όπου η διαδικασία είναι σταθερή.



Πηγή