'Nanokristallen kunnen transistor-techniek vervangen'

Onderzoekers zien in een nieuw type halfgeleidermateriaal, dat in zeer dunne laagjes verwerkt wordt, een potentiële opvolger voor traditionele transistors die met silicium geproduceerd worden.

Het nieuwe type halfgeleidermateriaal, dat is ondergebracht in een klasse die metaaldichalcogeniden heet, bestaat uit molybdeendisulfide. Dat MoS₂ wordt tussen source-, gate- en drain-elektrodes aangebracht als 'twee-dimensionele' laagjes. De kristallijne laagjes zijn slechts drie tot vier atomen, of 0,7 nanometer, dik en worden met vijftien laagjes opeengestapeld voor een optimale prestatie. Naast MoS₂ zouden ook andere halfgeleiders uit dezelfde klasse gebruikt kunnen worden voor transistors, mits ze over een band-gap beschikken.

De onderzoekers maakten gebruik van scandium als elektrodemateriaal, omdat dat metaal weinig contactweerstand vertoont. Met de gelaagde nanokristallen zou het mogelijk zijn nog kleinere transistors te produceren dan nu mogelijk is met op silicium-gebaseerde cmos-technologie. Volgens de onderzoekers moet gezocht worden naar opvolgers van traditionele halfgeleiders, maar zal een enkel materiaal niet volstaan. Een hybride materiaal dat gewenste eigenschappen van verschillende halfgeleiders combineert, zou cmos-techniek op moeten volgen met steeds kleinere en zuinigere transistors.

Reacties (28)

[Verwijderd]

Ik zie dat ze voortborduren op een concept uit november 2010: http://www.nature.com/nna.../full/nnano.2010.279.html
Helaas kan ik niet bij het volledige artikel.

[Grauw]

Zijn deze componenten in MoS2 een beetje in ruime mate beschikbaar? Want silicium is dat wel, en we moeten een beetje zuinig zijn op onze zeldzame materialen...

[Carbon]

Zijn deze componenten in MoS2 een beetje in ruime mate beschikbaar?

Scandium (zie artikel) valt in de category zeldzame aardmetalen.

[Twpk]

Zeldzame aardmetalen zijn niet per definitie "zeldzaam", Scandium is niet zeldzaam.

[Reactie gewijzigd door Twpk op 24 juli 2024 23:49]

[mad_max234]

Zijn helemaal niet zeldzaam, ja relatief gezien tegenover kwarts of zo wel. Maar overal bevinden zeldzame aardmetalen in de aarde. Sommige plekken kan je het met bakken tegelijk van zeebodem afzuigen.

Wat ik begrepen heb is nadeel wel dat je bepaalde zeldzame aardmetalen niet(nog niet) kan recyclen, goud en zilver wel, die kunnen teruggewonnen worden uit bijvoorbeeld mobieltjes. Maar zeldzame aardmetalen niet, dus over paar eeuwen is het op, net als olie zeg maar.

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 24 juli 2024 23:49]

[Trycho]

In de aardkorst is het niet zeldzaam, maar meestal is het maar in een paar parts per miljoen aanwezig => moeilijk om het op een rendabele manier te extraheren. Er zijn een paar uitzonderingen zoals bepaalde afzettingen in Noorwegen die blijkbaar een hoger % ScO2 bevatten.

Dus de hoeveelheid zuiver scandium is zeldzaam te noemen denk ik. Volgens dit linkje (http://www.theaureport.com/pub/na/10515) is de wereldproduktie 2 tot 10 ton/jaar en is de aangevoerde hoeveelheid nogal wisselvallig. Minimum prijs is blijkbaar zo'n 1400 $/kg, maar vaak veel hoger.

Het is blijkbaar ook nogal handig voor andere legeringen dus zit er veel volk te wachten op elke levering.

[mad_max234]

Klopt het is nu niet rendabel om overal aardmetalen uit bodem te halen, maar dat zeiden we ook van bepaald olievelden 50 jaar terug. En klopt ook dat sommige metalen inderdaad stuks zeldzamer zijn dan andere.

Maar dat gezegd te hebben het stikt van zeldzame aardmetalen op sommige plekken in hele hoge consentatie, bergen en bergen voorraad is er, hoef niet eens opgegraven te worden je kan het zo opzuigen. Voorraden van sommige zeldzame aardmetalen die nu bekend zijn kunnen we nog paar honderd jaar mee vooruit.

Voor de kust van japan kunnen ze met stofzuiger miljoenen tonnen aan zeldzame aardmetalen omhooghalen. En we zijn niet eens heel hard aan zoeken zoals met olie, zijn nog heel veel plekken die niet eens indenkt zijn en hoeft komende paar honderd jaar ook nog niet naar opzoek te gaan. Alleen al voorraad voor de kust van japan kan wereld voorzien.

http://nos.nl/op3/artikel...och-niet-zo-zeldzaam.html

[Galeton]

Energiebesparing/duurzaamheid is toch ook zuinig zijn op (andere) zeldzame materialen? Je moet alleen uitzoeken of wat je bespaart opweegt tegen wat je weer extra verbruikt bij de productie.

[Aham brahmasmi]

Energiebesparing/duurzaamheid is toch ook zuinig zijn op (andere) zeldzame materialen? Je moet alleen uitzoeken of wat je bespaart opweegt tegen wat je weer extra verbruikt bij de productie.

Niet per se. Je bent zuiniger met energie en daardoor indirect zuiniger met fossiele brandstoffen, als de zeldzame metalen opraken moet je weer iets anders gaan zoeken.

[ScoeS]

Molybdeen koste in in 2009 ongeveer $ 30.000 per ton, waar Silicum sinds september 2008 rond de $ 3,20 per kilo kost schommelt. (Bron: Wiki).

Het is dus bijna 10 keer zo duur, wat ook vast iets zegt over de beschikbaarheid, Silicium beslaat 27.7% van de aardkorst, waar Molybdeen in een aantal isotopen in mindere mate voorkomt.

Ik denk niet dat er per potentiële 'nanokristal CPU' veel gewicht van nodig zal zijn, tevens wordt Molybdeen ook in onder andere fiets frames verwerkt, dus zo zeldzaam is het kennelijk ook weer niet.

Het lijkt mij als metaal sowieso in ieder geval goed recyclebaar.

Edit: We zijn lekker aan het wiki'en vandaag :-)

[Reactie gewijzigd door ScoeS op 24 juli 2024 23:49]

[Durandal]

Molybdeen koste in in 2009 ongeveer $ 30.000 per ton, waar Silicum sinds september 2008 rond de $ 3,20 per kilo kost schommelt. (Bron: Wiki).

Je moet wel monocrystallijn silicium hebben.

[Rapzar]

Molybdenum is redelijk veelvoorkomend, en word nu als bijproduct van koper gemijnt.
net als koper (en sulfide) niet uitgesproken milieuvriendelijk natuurlijk.

wereldproductie 2011 was 250.000 ton (bron wiki). daar kun je heel wat nanometerschaal dingetjes van maken

[Onbekend]

Voor zuinige chips zoals processoren is dat weer een goede ontwikkeling.
Maar is dit ook bruikbaar voor hoogvermogenselektronica zoals het aansturen van motoren?

[Hans1990]

Lijkt mij niet. Aangezien hoog vermogenselektronika nog altijd grote oppervlakten silicon vraagt.

Zo heb je vaak te maken met maximum di/dt of dv/dt waarden voor halfgeleiders. Dat zijn grenzen aan de snelheid hoe snel een belasting mag (niet kan!) inschakelen. Als je daar boven gaat treedt er lokale warmte ontwikkeling op, waardoor delen van de schakelaar kunnen beschadigen.

Dit is veelal voor ultra-low power elektronica, of als je genoeg van dit soort speeltjes op 1 chip zet, hedendaagse computers (met een ventilator).

[Swerfer]

Het zuiniger worden heeft voornamelijk te maken met de verkleining. In vermogens elektronica is dit niet echt van toepassing.

[mad_max234]

Waar is de gate gebleven van deze fet?

[straider]

Waarschijnlijk is het substraat de gate.

[mad_max234]

Gate moet tussen de twee halfgeleiders uitkomen om zo de brug van elektronen tot stand te kunnen krijgen in de FET zodat de twee(drain naar source) gaan geleiden, even simpel gezegd in leken taal.

Edit/
Waarschijnlijk moet de gate er nog op gemaakt worden in de volgende laag, plaatje is waarschijnlijk niet compleet.

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 24 juli 2024 23:49]

[martijnmaas]

Vroeg ik me ook al af, maar ook, hoe snel zijn de krengen dan ??

[martijnmaas]

Dit is denk ik een DarlingtonFet !! Geintje, nog steeds geen gate......

[DamonTheron]

Dit is wel de meest sci-fi titel die ik op tweakers ben tegen gekomen, haha.

Begrijp ik het nou goed dat deze transistors op een 0,7 nanometer procede worden gemaakt, of zijn de echte schakelingen groter? Anders is dit wel een enorme verbetering op alleen al het gebied van productiegrootte.

[Verwijderd]

zeldzaamheid vind ik een non-issue omdat grondstoffen overal wel te vinden zijn en als we ze niet schoon hier kunnen delfen dan maar vanuit de ruimte ( maan , astroiden enz. ) zoals deep space industries wil en planetary resources..

mooi wat we kunnen .. maar zou toch graag wat sneller toepassing van dit soort dingen zien.

[Verwijderd]

@markluitzen

Vast staat is dat als we gaan delven van wat voor buitenaarde planeten, kometen of wat dan ook en we het naar de aarde transporteren dat dit de massa van de aarde zal veranderen.

Als de hebzucht groot is wie kan dan vertellen wat voor effect dat op de aardas en omwentelingstijd en ook de baan van de aarde zal hebben?

De natuurkunde wet actie geeft reactie is hier gewoon van toepassing.

[Adion]

Er is best wel wat energie nodig om een invloed te hebben op de omwentelingstijd van de aarde.
Dit is een leuk voorbeeld

Bovendien worden er nu bij elke lancering al vele tonnen brandstof in de ruimte verbrand, ik vermoed dat we best wel wat massa mogen terug meebrengen alleen al om terug in evenwicht te geraken.

[Verwijderd]

Ik vraag me nu dus af of dit ok tot prestatie winst zal leiden. Leuks dat we alles steeds kleiner en kleiner kunnen produceren. Maar hoe snel schakelen deze kristallen??