Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 25 reacties

Onderzoekers hebben voor het eerst een transistor op basis van siliceen weten te maken. Dit materiaal wordt als 'silicium-alternatief' voor grafeen gezien, maar siliceen leek niet stabiel genoeg om daadwerkelijk ingezet te worden voor transistors.

Grafeen bestaat uit een enkele laag koolstofatomen in een soort kippengaasrooster. Het materiaal werd als veelbelovende opvolger van silicium voor gebruik bij transistors gezien maar de bandgap bleek te klein; grofweg gezegd: grafeen kan niet 'uit' gezet worden. Siliceen moest uitkomst bieden door de voordelen van silicium en grafeen te combineren; het materiaal bestaat uit een laag siliciumatomen met een kippengaasstructuur, zij het met een wat meer verbogen en dus complexere rangschikking. Siliceen kampt op zijn beurt echter met stabiliteitsproblemen. Het materiaal reageert onder vrijwel alle omstandigheden snel met zuurstof en valt dan uiteen.

Onderzoekers van de Universiteit van Texas zijn er desondanks in geslaagd een transistor van het materiaal te maken door een nieuwe methode te gebruiken waarbij siliceen nauwelijks aan lucht blootgesteld wordt. Ze lieten daartoe in een vacuümkamer hete damp van siliciumatomen condenseren op een kristallijne structuur van zilver.

Zo ontstond een laag siliceen, beschermd door een dunne zilverlaag, waaraan ze aluminiumoxide toevoegden als extra beschermlaag. Daarna waren ze in staat voorzichtig iets van het zilver te schrapen, om twee eilandjes te creëren die als source en drain konden fungeren, met de strip siliceen ertussen. Daarmee gedroeg het resultaat zich, bij kamertemperatuur, als een field-effect transistor.

Het team gaat nu nieuwe structuren en methodes onderzoeken, in de hoop dat het materiaal op termijn gebruikt kan worden voor zuinige en snelle computerchips. Een van de eigenschappen die verder onderzocht moeten worden, is dat de elektrische geleiding van het siliceen bij de gebruikte productiemethode veel lager lag dan verwacht. Onduidelijk is hoe het onderzoeksresultaat zich verhoudt tot de claim van de Universiteit Twente, dat siliceen niet stabiel in zinvolle hoeveelheden geproduceerd kan worden doordat kristallijne siliciumstructuren het siliceen 'opeten'.

Het onderzoek van de Universiteit van Texas is deze week verschenen bij het wetenschappelijke tijdschrift Nature Nanotechnology.

siliceen

Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (25)

Onduidelijk is hoe het onderzoeksresultaat zich verhoudt tot de claim van de Universiteit Twente, "dat siliceen niet stabiel geproduceerd kan worden omdat kristallijne siliciumstructuren het siliceen 'opeten'."

Lijkt mij vrij duidelijk nu toch?! 8)7
De claim van twente: het kan niet.
Het resultaat: het kan wel.

Hoezo is dit "onduidlijk"?

Ben ik echt zo kippig?

[Reactie gewijzigd door tellavist op 4 februari 2015 17:53]

Ik kan me herinneren het artikel gelezen te hebben met de onderzoeksresultaten van Universiteit van Twente. Het had te maken met het feit dat siliceen "zelfmoordneigingen" heeft.

Net zoals wanneer je met een veter heel vaak de uiteindes in tegengestelde richting draait, dat de veter op een gegeven moment om zichzelf heen wil oprollen, heeft siliceen een soortgelijk probleem. De structuur is niet stabiel, bij de kleinste verandering van buitenaf heeft het siliceen de neiging om terug te "springen" naar de stabielere structuur van silicium.

Nu kan je dit weer omzeilen door de siliceen structuur te verharden (door er bijvoorbeeld een coating van aliminiumoxide + zilver), maar dat maakt het weer gevoeliger voor scheurtjes, breuken, etc.
simpel verklaarbaar: het siliceen uit deze opstelling komt niet in contact met kristallijn silicium, maar zit beschermd tussen enerzijds zilver en anderzijds aluminiumoxide. De source en drain zijn de enige contactpunten met ander materiaal en als klein genoeg is of er daar geen silicium gebruikt wordt, zal dit geen invloed hebben op de siliceenstructuur.
Ben ik echt zo kippig?
Misschien wel ja... De Texanen zijn er misschien wel in geslaagd om het te produceren, maar dat wil niet noodzakelijk zeggen dat het ook stabiel genoeg is voor bruikbare toepassingen. Laten we echter hopen van wel...
Het UT-onderzoek betrof multilaag siliceen. Het is mogelijk om een enkele laag siliceen op zilver te "groeien" door het afzetten uit te gasfase, maar eens je start met het toevoegen van extra silicium, vormen deze de start van kristallen "gewoon" silicium (en een diamantachtige structuur) die, omdat ze stabieler zijn, atomen uit de siliceenlaag opnemen waardoor deze dus wordt "opgegeten". Extra silicium op een enkele laag siliceen vormt dus een seed voor de herkristallisatie naar "conventioneel silicium".

Dit onderzoek betreft "gewoon" een enkele laag siliceen, die vervolgens extra wordt gestabiliseerd met aluminiumoxide (als ik de uitleg hier volg, heb nu even geen toegang tot het originele rapport).

Dus de twee studies spreken elkaar niet tegen.

[Reactie gewijzigd door Typhoner op 5 februari 2015 15:31]

Ben ik echt zo kippig?
Achter een kippengaasrooster wel :D

[Reactie gewijzigd door Andaluz op 4 februari 2015 18:42]

Wat is er mis met silicium??? Computers draaien nog steeds per jaar sneller en goedkoper.
(siliceen valley 8-))
Wat is er mis met silicium???
Dat we heel dicht tegen het kleinst haalbare procédé aanzitten en daarmee de rek er dus uit begint te raken.
Computers draaien nog steeds per jaar sneller en goedkoper.
In beperkte mate. We zijn op dit moment zeer dicht bij een punt waar het financieel en praktisch zeer moeilijk gaat worden chippies te bakken met kleinere transistoren.
Misschien kan je over een poosje wel chips bakken van Rubreen.
Het is een organische halfgeleider en is een van de organische halfgeleiders met de grootste bekende elektronenmobiliteit. Het wordt gebruikt in oleds, zonnecellen en veldeffecttransistoren.
Uit rubreen kan men één-kristal-transistoren vervaardigen.
Wellicht kan Penta-Grafeen een uitkomst bieden. Dat heeft namelijk wel een band-gap: http://phys.org/news/2015...phene-variant-carbon.html

[Reactie gewijzigd door AkaAlias op 4 februari 2015 18:00]

Moeten ze het eerst kunnen maken. Het artikel gaat over een computermodel of het theoretisch mogelijk is. Het daadwerklijke materiaal moeten ze nog maken (als het mogelijk is)
Nog even afwachten of ze het kunnen synthetiseren en de werkelijkheid overeenkomt met de simulaties. Natuurlijk moet het ook niet te lastig/duur zijn om te maken. We zullen zien.
Mooi om te zien hoe ze hier nog steeds mee bezig zijn. Het zal zeer waarschijnlijk nog wel even duren voordat we dit daadwerkelijk in apparaten gaan zien op de markt, maar het klinkt in elk geval erg veelbelovend. Ik hoop dat ze snel de methodes kunnen perfectioneren om het dus daadwerkelijk te kunnen gaan gebruiken.
In het bericht wordt de werking van een FET beschreven ipv een conventionele tor. Het staat ook in het bericht. Maar natuurkundig is het heel anders..

[Reactie gewijzigd door Luukje01 op 4 februari 2015 20:18]

Het gaat niet om een conventionele transistor want het is niet van germanium of normaal silicium.
Field-effect transistors, NPN, PNP transistors zijn allemaal transistors. De eerste wordt dacht ik het meest gebruikt op chips.
Zoals ik het zie heeft Siliceen daadwerkelijk niets te maken met Grafeen, er komt geen Koolstof aan te pas. Gaan we nu ieder element met een enkele Atoomlaag (2 dimensionaal) aan Grafeen koppelen ?
Siliceen heeft wel degelijk overeenkomsten met grafeen in die zin dat de Si-atomen ie 2-dimensioneel vlak ie kippengaastructuur zijn geordend, net zoals de C-atomen in grafeen. Staat toch gewoon ih artikel. Lijkt mij dat de geleidende eigenschappen van siliceen ook veel beter zijn dan van grafeen.
Dat Silicium overeenkomsten heeft met Koolstof is niet zo vreemd het komt uit de zelfde groep van het periodiek systeem. Ook 4 waardig en in theorie kan het net als bij Koolstof de basis vormen van leven. Er zullen vast nog wel meer elementen zijn die vaste structuren vormen wanneer ze geforceerd in een 2-D toestand (plat vlak enkel Atoom) komen. Siliceen heeft vooralsnog veel slechtere geleidende eigenschappen dan Grafeen dat staat in het artikel. Ik meen me te herinneren dat de geleidende eigenschappen van Grafeen heel erg goed waren. Echter valt er dus moeilijk of niet een halfgeleider van te maken.

Er is echter geen sprake van een combinatie van eigenschappen waarbij specifiek Grafeen een deel van de eigenschappen levert. Wel levert de 2-D enkel Atoomlaag structuur een bijdrage aan de gezochte eigenschappen. Dat kan echter net zo goed van een ander element zijn. Dat is dus mijn punt......
Siliceen heeft vooralsnog veel slechtere geleidende eigenschappen dan Grafeen dat
staat in het artikel.
Waar zie jij dat staan ih artikel? Ih artikel staat dat bij de gebruikte produktiemethode de elektrische geleiding van siliceen veel lager is dan verwacht. Wil niet zeggen dat siliceen slechter geleid dan grafeen. Volgens mij is dat in vergelijking met Silicium.
Siliceen combineert zoals het artikel ook zegt de eigenschappen van grafeen en silicium, dus dit is geen willekeurige koppeling.
Doorlikkken naar het artikel over de eerste onderzoeken naar siliceen levert het volgende citaat:
Een groep onderzoekers van universiteiten in Berlijn, Marseille en Rome is er echter in geslaagd om siliceen te produceren. Deze 'tweedimensionale', kippengaasachtige structuur van siliciumatomen zou vergelijkbare eigenschappen hebben als grafeen, maar dankzij compatibiliteit met normaal silicium eenvoudiger in halfgeleiders te verwerken zijn.
Er is dus wel een connectie met grafeen, ook al zou die niet chemisch zijn (mijn kennis is niet toereikend), het is wel degelijk een alternatief dat eigenschappen ervan heeft.

[Reactie gewijzigd door Me_Giant op 5 februari 2015 02:09]

Nee er word meer van gemaakt dan het is (of minder, het is maar net hoe je het bekijkt).

De eigenschappen van Silicium worden namelijk gecombineerd met enkel (Atoom) laagse natuurkundige eigenschappen. Dat kan van alles zijn maar omdat nou net Grafeen als eerste bekend was word daar meteen naar gegrepen als "alternatief voor". Dat is imho "Just Silly".

Diamant is ook nog steeds Koolstof, alleen dan met andere eigenschappen dan bv brandstof.
Diamant is ook geen alternatief voor andere (door compressie/hitte gevormde) kristallen.
Saffier is bv wel een alternatief voor Diamant maar niet vanwege het feit dat het ook een kristal is maar vanwege de hardheid en transparantie (optische eigenschappen).
Kwarts is dan ook geen alternatief voor Diamant of Saffier.
Transistor is deze maand gratis bij psn+ :+
Siliceen heeft vooralsnog veel slechtere geleidende eigenschappen dan Grafeen dat
staat in het artikel.
Waar zie jij dat staan ih artikel? Ih artikel staat dat bij de gebruikte produktiemethode de elektrische geleiding van siliceen veel lager is dan verwacht. Wil niet zeggen dat siliceen slechter geleid dan grafeen. Volgens mij is dat in vergelijking met Silicium.
Kan iemand uitleg geven over het niet "uit" kunnen zetten van grafeen?

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True