Aalto-yliopiston tutkijat ovat yhdessä Texas State Universityn ja Puolan Tiedeakatemian korkeapainefysiikan instituutin tutkijoiden kanssa selvittäneet kokeiden ja tietokonemallintamisen avulla, miten beriylliumatomit käyttäytyvät galliumnitridissä. Tutkimus lupaa parantaa tehoelektroniikan hyötysuhdetta merkittävästi nykyisestä.
Galliumnitridiä käytetään yleisesti kuluttajaelektroniikan puolijohteiden materiaalina esimerkiksi LED-yleisvaloissa, mutta se ei sellaisenaan sovellu esimerkiksi sähköautojen sähkönsiirtolaitteisiin, joiden on prosessoitava merkittävästi suurempia energiamääriä. 2000-luvun taitteessa tutkijat etsivät galliumnitridin seostamisessa käytetylle magnesiumille tehokkaampaa korvaajaa berylliumista, mutta joutuivat hylkäämään tutkimuksen tuloksettomana.
Nyt suomalais-amerikkalais-puolalaisen tutkijaryhmän Physical Review Letters -lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, että materiaalin lämmittäminen ja jäähdyttäminen saa berylliumatomit vaihtamaan paikkaa, mikä muuttaa niiden luonnetta elektronien luovuttajina tai vastaanottajina.
- Koska galliumnitridi altistuu valmistusprosessissa korkeille lämpötiloille, yhdiste käyttäytyy sen aikana täysin eri lailla kuin valmis materiaali, kertoo professori Filip Tuomisto. Tämän ymmärtäminen on ensiarvoisen tärkeää komponenttien prosessoinnin optimoimiseksi.
Berylliumilla seostettujen galliumnitridirakenteiden ja niiden elektronisten ominaisuuksien hallitseminen voisikin nostaa tehoelektroniikkalaitteiden energiatehokkuuden aivan uudelle tasolle.
- Energiatehokkuuden muutoksen suuruusluokka voisi olla vastaavanlainen kuin siirryttäessä hehkulampuista LED-valaisimiin. Maailmanlaajuista energiankulutusta on mahdollista leikata jopa kymmenellä prosentilla, jos energiahävikkiä sähkönjakelujärjestelmissä voidaan pienentää, Tuomisto kertoo luottavaisena.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
