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.
Lisätietoja:
Professori Filip Tuomisto
p. 050 3841 799
[email protected]
Linkki artikkeliin (journals.aps.org)
- Julkaistu:
- Päivitetty:
Lue lisää uutisia
Tutustu meihin: Professori Maria Sammalkorpi
Sammalkorpi on väitellyt tohtoriksi Teknillisestä korkeakoulusta vuonna 2004. Väiteltyään Sammalkorpi on toiminut tutkijana mm. Princetonin ja Yalen yliopistoissa sekä Aalto-yliopistossa.
Fyysikot saivat bakteerit uimaan lähes täydellisissä riveissä
Bakteerien ohjaaminen onnistui magneettikentän avulla. Löytö auttaa ymmärtämään bakteeripopulaatioiden käyttäytymistä ja voi jatkossa auttaa esimerkiksi kehittämään uuden sukupolven materiaaleja, joista kaavaillaan apua muun muassa lääkkeiden kohdennettuun kuljettamiseen kehon sisällä.
Tutkijat loivat ainutlaatuisen ennustemallin kuvaamaan pandemian leviämistä maiden rajojen yli
Pohjoismainen yhteishanke pureutui koronaviruksen leviämiseen vuonna 2020. Tutkimuksen avulla voidaan jatkossa ennakoida paremmin, milloin ja mitkä matkustusrajoitukset ovat pandemiaolosuhteissa tarkoituksenmukaisia.