Kansainvälinen Georgian teknologiainstituttiin vetämä tutkimusryhmä on tehnyt yllättävän havainnon siitä, että kaksiulotteisissa hybrideissä perovskiittimateriaaleissa voi esiintyä useita erilaisia ominaisuuksia. Tämä havainto voisi avata tietä kohti aivan uusia laitesovelluksia. Samalla löydös herättää monia kysymyksiä mekanismeista, jotka aiheuttavat tällaisen ilmiön.
Hybrideihin orgaanisepäorgaanisiin perovskiitteihin (HIOP) perustuvat puolijohderakenteet ovat yleistymässä niiden mahdollisten sovellusten ansiosta tehokkaissa ledeissä, aurinkokennoissa, lasereissa ja muissa. Nämä hybridimateriaalit ovat pehmeitä ja joustavia ja niitä on paljon helpompi valmistaa kuin vertailukelpoisia puolijohteita. Tämä voi johtaa siihen, että tulevaisuudessa HIOP-levyjen ohuita kalvoja käytetään elektronisina rakenteina, jotka voidaan maalata jollekin pinnalle.
Materiaali saadaan säteilemään valoa, kun sen elektroneihin kohdistetaan energiaa niin, että ne tekevät kvanttihyppyjä kiertoradaltaan ja sitten perustasolle palatessaan emittoivat tämän energian valona.
On kuitenkin olemassa mahdollinen houkuttelevampi tapa tuottaa valoa ja se on uusien hybridi-puolijohteiden keskeinen vahvuus. Elektronilla on negatiivinen varaus ja sen kiertoradalle jättämällä aukolla on positiivinen varaus. Yhdessä ne voivat muodostaa kvasipartikkelin, jota kutsutaan eksitoniksi. Eksitoni on erittäin korkeaenerginen ilmiö, mikä tekee sen tehokkaaksi valonlähteeksi. Yleensä eksitoneja on kuitenkin erittäin vaikea ylläpitää puolijohteessa.
- Perinteisten puolijohteiden eksitoniset ominaisuudet ovat stabiileja vain erittäin kylmissä lämpötiloissa. HOIPsissa eksitoniset ominaisuudet ovat hyvin stabiileja huoneen lämpötilassa, toteaa professori Carlos Silva.
Eksitonit voivat vapautua atomeistaan ja liikkua ei-metallisissa materiaaleissa. Lisäksi HOIP:ssä olevat eksitonit voivat pyörähdellä muiden eksitonien ympärillä muodostaen bieksitoneja. Edelleen eksitonin pyöriminen atomiytimen ympärillä saa aikaan vielä yhden kvasipartikkelin, jota kutsutaan polaroniksi.
Kaiken tämän yhdistäminen luo tilanteen, että HOIPit ovat täynnä positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita ioneja. Tämä avaa materiaaleille lupaavia tulevaisuuden näkymiä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 13.2.2019
ETNdigi 2/2024 -lehti käsittelee laajasti elektroniikka-alan innovaatioita, erityisesti sulautettuja järjestelmiä ja kehittyvää tekoälyä. Lehdessä esitellään esimerkiksi LUMI-supertietokoneen roolia tekoälymallien kehittämisessä Suomessa. Uutiskattauksen lisäksi mukana on useita syvemmälle eri tekniikoihin sukeltavia artikkeleita.
NordPass on julkaissut kuudetta kertaa vuotuisen 200 yleisintä salasanaa -tutkimuksensa, joka paljastaa kansainvälisesti suositut salasanat sekä 44 eri maan salasanat. Maailmalla yleisin salasana on nerokas ”123456” ja Suomen yleisimpänä jatkaa kestosuosikki ”qwerty123”.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.