Berylliumilla seostettu galliumnitridi voi pienentää tehoelektroniikan energiahävikkiä
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 Aalto-yliopiston tutkijat ovat yhdessä Texas State Universityn ja Puolan Tiedeakatemian korkeapainefysiikan instituutin tutkijoiden kanssa selvittäneet kokeiden ja tietokonemallintamisen avulla, beriylliumatomien käytöstä galliumnitridissä. 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.
äپٴᲹ:
Professori Filip Tuomisto
p. 050 3841 799
filip.tuomisto@aalto.fi
(journals.aps.org)
Lue lisää uutisia
Äänesi paljastaa enemmän kuin uskot – tutkijat kehittävät keinoja suojata puheeseen kätkeytyvää tietoa
Puheteknologiat yleistyvät vauhdilla, ja samalla kasvaa riski siitä, että ääni paljastaa arkaluonteista tietoa terveydestä, taustoista tai mielipiteistä. Aalto-yliopiston tutkijat kehittävät keinoja mitata ja rajoittaa sitä, mitä kaikkea puheesta voidaan päätellä.
Aallon vuosi 2025: Kvanttihyppyjä, luovia loikkia ja ratkaisuja parempaan elämään
Kasvua, teknologiaa ja teollisuuden uudistumista, ihmislähtöisiä ratkaisuja, terveys ja arjen hyvinvointi sekä hauskaa arkea ja toimivia yhteisöjä.
Miljoonarahoitus uuden sukupolven koneteknologian kehittämiseen – tavoitteena tuottavuusloikka useilla vientialoilla
BEST-hankkeessa kehitetään uudenlaisia tiiviste-, laakerointi- ja vaimennusteknologioita useiden teollisuudenalojen käyttöön.