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稀有元素碲新功用!或可成为高效芯片秘方

来源:0 2018-05-31 17:53

美国普渡大学研究人员发现一种衍生自稀有元素碲(tellurium)的极薄二维材料,可大幅提升芯片电晶体运行效率,进而提高电子设备(如手机、电脑)处理讯息的速度,也能增强诸如红外线感测器的技术。

80% 碲应用于冶金工业,在钢、铜合金中加入少量碲,能改善其切削加工性能并增加硬度;在铸铁中,碲被用作碳化物稳定剂,使表面坚固耐磨;而含有少量碲的铅可提升材料耐蚀性、耐磨性和强度,用做海底电缆的护套。

高纯碲可用做温差电材料的合金组分,另外和多数类金属一样,碲和若干碲化物是半导体材料,超纯碲单晶则是新型红外材料,而随着技术进步(尤其是光伏产业),我们对碲的需求量正在上升,比如碲 化镉太阳能薄膜电池的主要原料也是碲。

在做为半导体材料方面,普渡大学指出,诸如石墨烯(graphene)、黑磷(black phosphorus)或硅烯(silicene)等二维材料,不是在室温下缺乏稳定性、就是在高频高功率设备中还没有找到能量产高效电晶体(transistor)的方法,但普渡大学电子与资讯工程学教授 Mary Jo Schwartz 领导的团队,从碲元素中制造的二维薄膜能在室温下实现稳定片状电晶体结构,允许载流子(carrier)快速移动。

使用其他电晶体材料通常必须在较低温或真空环境中才能获得良好稳定性,也因此,能在室温下保持高载流子移动率的碲电晶体更具成本效益,片状结构则代表电子移动障碍更少,就像一张纸,能让快速移动的载流子在更大表面积上传输更多电流。

不过碲矿资源分布稀散,且本地壳含量不高,加上对碲的需求上升引发另类环境污染问题(某些形式的碲有毒),这种新电晶体材料能否顺利诞生还要持续观望。

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