Facebook

Instagram

Kemi banar väg för bättre elektronikmaterial


2020-06-26

Ett tunt lager indiumnitrid ovanpå kiselkarbid, som skapats med LiU-forskarnas nya molekyl.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Ett tunt lager indiumnitrid ovanpå kiselkarbid, som skapats med LiU-forskarnas nya molekyl.

Henrik Pedersen, professor vid Linköpings universitet.
Bild: Linköpings universitet
Henrik Pedersen, professor vid Linköpings universitet.

Doktoranden Polla Rouf vid ALD-reaktorn, där forskarna gör tunna filmer av indiumnitrid.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Doktoranden Polla Rouf vid ALD-reaktorn, där forskarna gör tunna filmer av indiumnitrid.

Rouzbeh Samii, Henrik Pedersen, Nathan O’Brien och Polla Rouf i labbet.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Rouzbeh Samii, Henrik Pedersen, Nathan O’Brien och Polla Rouf i labbet.

Nathan O'Brien vid handskboxen där de luft- och fuktkänsliga molekylerna syntetiseras.
Bild: Magnus Johansson/Linköpings universitet
Nathan O'Brien vid handskboxen där de luft- och fuktkänsliga molekylerna syntetiseras.

Indiumnitrid är ett mycket lovande material för användning i elektronik, men svårt att tillverka. Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en ny molekyl med vilken de kan skapa indiumnitrid av hög kvalitet, vilket kan öppna upp för att använda indiumnitrid i exempelvis högfrekvenselektronik.

Bandbredden vi använder i dag för trådlös dataöverföring utnyttjas snart till sin fulla kapacitet. Om mängden data ska kunna fortsätta öka, behöver bandbredden ökas med fler frekvenser. Kanske kan materialet indiumnitrid vara en del av lösningen.

– Eftersom elektroner rör sig väldigt lätt genom indiumnitrid, innebär det att man kan skicka elektroner fram och tillbaka genom materialet i mycket hög hastighet och skapa signaler med väldigt hög frekvens. Det gör indiumnitrid lämpligt att använda i högfrekvenselektronik, exempelvis för nya frekvenser för trådlös dataöverföring, säger Henrik Pedersen, professor i oorganisk kemi vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet, som har lett studien som nyligen publicerades i tidskriften Chemistry of Materials.

Indiumnitrid består av metallen indium och kväve. Det är ett halvledarmaterial, och kan därför användas för att göra transistorer, vilka är grunden för all elektronik. Problemet är att det är svårt att göra tunna filmer av indiumnitrid. Tunnfilmer av liknande halvledarmaterial skapas ofta med den beprövade metoden CVD (chemical vapour deposition), där temperaturer mellan 800 och 1 000 °C används. Men om man värmer indiumnitrid över 600 °C bryts det ner i sina beståndsdelar, indium och kvävgas.

Forskarna bakom den aktuella studien har i stället använt en variant av CVD-metoden som kallas atomlagerdeponering (ALD), som fungerar vid lägre temperaturer. De har utvecklat en ny molekyl, en så kallad indiumtriazenid. Ingen hade forskat på sådana indiumtriazenider tidigare och LiU-kemisterna fann snart att triazenidmolekylen har stor potential som startmaterial vid tillverkning av tunnfilmer.

De flesta elektronikmaterial måste skapas genom att tunnfilmen växer på en yta som styr hur strukturen på kristallen i elektronikmaterialet blir, så kallad epitaxiell tillväxt. Forskarna visar att det är möjligt med epitaxiell tillväxt av indiumnitrid om kiselkarbid används som substrat, något som inte visats tidigare. Dessutom är indiumnitriden som de skapar på det här sättet mycket ren från föroreningar och bland den bästa indiumnitriden i världen.

– Molekylen som vi har skapat, en indiumtriazenid, öppnar upp för att använda indiumnitrid i elektronik. Vi har visat att man kan göra indiumnitrid på ett sätt som gör att den blir tillräckligt ren för att man verkligen ska kunna prata om den som ett riktigt elektronikmaterial, säger Henrik Pedersen.

Dessutom gjorde forskarna en annan upptäckt. Den rådande synen inom ALD-fältet är att molekylerna inte ska reagera eller sönderdelas på något sätt i gasfasen. Men när forskarna varierade temperaturen under beläggningsprocessen upptäckte de att det fanns inte bara ett, utan två temperaturintervall där processen var stabil.

– Indiumtriazeniden bryts ner till mindre fragment i gasfasen vilket ger en bättre ALD-process. Det är ett paradigmskifte inom ALD att använda molekyler som inte är helt stabila i gasfasen. Vi visar att om vi låter vår nya molekyl brytas ner lite i gasfasen blir slutresultatet bättre, säger Henrik Pedersen.

Forskarna utforskar nu liknande triazenidmolekyler med andra metaller, vilket gett lovande resultat för att skapa molekyler för ALD även med dessa metaller. Studien har genomförts tillsammans med forskare från Sveriges Lantbruksuniversitet i Uppsala och Carleton University i Ottawa, Kanada. Den har finansierats med stöd av Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Nathan O´Brien, biträdande universitetslektor vid IFM vid Linköpings universitet, är studiens huvudförfattare.

Fördjupande läsning:
Klicka här för att läsa artikeln In Situ Activation of an Indium(III) Triazenide Precursor for Epitaxial Growth of Indium Nitride by Atomic Layer Deposition i sin helhet.



Källa: Linköpings universitet


Skriv ut





Ny handbok gör ansvaret för elanläggningar tydligare

Elsäkerhetsverket vill göra det enklare för den som har ansvar för en elanläggning att ta hand om den på rätt sätt. Därför ger myndigheten nu...

Läs mer
SiTAB 550
Chamara Kumaras forskning banar väg för ökad och mer kvalificerad användning av additiv tillverkning.

Simuleringar ger värdefulla kunskaper om metallers mikrostrukturer

Höga temperaturer och snabba temperaturförändringar ingår naturligt i processen vid additiv tillverkning. Därför är det extremt svårt att se hur...

Läs mer
Fridman 550
Mikael Svensson, verkstadschef på Sydsten i samtal med Abkatis säljare Johan Fredin.

Sydsten fick full koll på fordonen med nytt radarsystem

Oavsett vilket fordon man framför så är det av största vikt att man har bra uppsikt både fram, bak och åt sidorna. Sydsten i Dalby jobbar med riktigt stora maskiner...

Läs mer
Kapab
Webbkursen Slutna utrymmen lanseras i januari.

Ny webbutbildning ska säkra arbetet i slutna utrymmen

Under loppet av några år inträffade ett flertal tragiska dödsfall på fartyg i svenska hamnar orsakade av syrebrist i lastutrymmen. Det rörde sig om gaser som bildats...

Läs mer
Gloab550


Återvunnen plast blir nu till medicinlådor för Covid-vaccin

Nu börjar BASF, HIRSCH Porozell och eutecma tillverka speciallådor som ska ta Covid-19-vaccin ut till länder i hela världen. För första gången tillverkas lå...

Läs mer
DAFO
Molnlösningen från IFS kommer att användas av över 4 000 anställda och partner och utgör ett viktigt led i LKAB:s historiska transformation.

LKAB väljer IFS som stöd i resan mot den digitala gruvan

Med siktet inställt på koldioxidfri produktion år 2045 genomför den ledande gruv- och mineralkoncernen LKAB en av de största investeringarna i svensk historia. Då...

Läs mer
bilfinger
Det går framåt för Svenskt stål.

Fortsatt ökad stålproduktion i december

Under 2020 producerades sammanlagt 4 405 tusen ton råstål i Sverige. Det innebär en minskning med 6,7 procent jämfört med produktionen 2019. Under årets sista kvartal...

Läs mer
JM Indutech
Bild från utbildningssidan Metallkompetens.se.

Nytt utbildningskoncept från svensk metallindustri

För att möta industrins stora behov av kompetens så har metallbranschen nu tagit fram ett helt nytt koncept för sitt utbildningsmaterial. METALLKOMPETENS är ett nytt...

Läs mer
Hexagon
2020 investerade Atlas Copco Rental i fler nya ångpannor och tillbehör för leverans under åren 2020 - 2021. 

Atlas Copco investerar i ånga, expanderar hyresflottan

Atlas Copco förvärvade under 2018 Location Thermique Service (LTS), ett franskt företag specialiserat på uthyrning av ångpannor. LTS blev en del av divisionen Atlas Copco...

Läs mer
Idcon550
Hugo Wikström, entreprenör.

Fiskodling på land ny möjlighet vid massabruk

Framtidens matfisk ska odlas i symbios med massabruk, som i sin tur får näring till sina biofilter. Miljövänligt, ekonomiskt och energieffektivt. Det är idén i...

Läs mer
Stokvis
Den övre delen representerar experimentet med laser som lyser på 2D-fällan med atomer. På den nedre delen kan man se hur atomerna agerar då de parar ihop sig, medan vattnet representerar deras egenskaper som suprafluider (bilden är en illustration).

Unik observation av förstadium till Higgsmekanismen

Genom att studera kalla atomer har forskare på ett unikt sätt kunnat observera ett förstadium till en kvantfasövergång, och därigenom studera fysikaliska processer som...

Läs mer


Enerco etablerar sig i Stockholm

Enerco utökar sin industrisaneringsverksamhet och etablerar sig i Stockholm. Nio medarbetare, varav en gruppchef har tillsvidareanställts. Satsningen ligger i linje med Enercos ö...

Läs mer

Svensk sand är bäst i 3D-printern

Nästan all sand som används till 3D-printing idag kommer från Mellaneuropa och framförallt från Tyskland. Men den svenska sanden fungerar bättre än den...

Läs mer
Jernbro får Navistar-order på AGV-system.

Jernbro får Navistar-order på AGV-system

Jernbros affärsenhet Automation har tagit hem en order på AGV-system från Navistar, som kommer att användas i deras produktion av dieselmotorer. Navistar producerar...

Läs mer


Vattenfall och Kaunis Iron i nytt samarbete om elektrifierad fossilfri gruvdrift

Vattenfall AB och Kaunis Iron AB har tecknat en avsiktsförklaring om att utveckla en fossilfri och elektrifierad gruvdrift vid järnmalmsgruvan i Pajala.

Läs mer


Mest lästa













Finnsafety


Drivsystem

Edmolift












Laser components
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se