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



<noscript>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; &amp;amp;lt;img alt=\
Woodsafe brandimpregneringsfabrik.

Woodsafe bygger länets största takmonterade solcellsanläggning

Brandimpregneringsföretaget Woodsafe anlitar solenergiföretaget El av Sol Nordic för att bygga Västmanlands största takmonterade solenergianläggning på Woodsafes...

Läs mer
Kapab
Boel Ekergård är en av flera forskare på Högskolan Väst som undersöker hur ferrit från svenska gruvor kan ersätta sällsynta jordartsmetaller i elbilsmotorer.

Stålindustrins restprodukter kan göra framtidens elbilar mer hållbara

Hur kan restprodukter från stålindustrin ersätta sällsynta jordartsmetaller i...

Läs mer
Gloab550
Höj din Tekn-IQ.

Nytt begrepp uppmärksammar händiga och teknikkunniga ungdomars kompetens: Tekn-IQ

För att öka intresset för Industritekniska programmet bland ungdomar som nu gör...

Läs mer
Hexagon
Moelven Vänerply startar upp produktionen igen.

Moelven Vänerply startar upp produktionen igen

17 november meddelade Moelven Vänerply AB att man valt att stänga ner sin produktion till...

Läs mer
Konfidensindikator för Norrbotten.

Stark industri i Norrbotten men tufft för byggarna

Norrbotten är det län som uppvisar den svagaste konfidensindikatorn. Byggbranschen har...

Läs mer


Scania etablerar industriell verksamhet i Kina – startpunkt för stor satsning i Asien

Scania tar ett viktigt steg i strategin för att växa i Kina och övriga Asien genom...

Läs mer

En offensiv industripolitik för ett starkare Sverige

Idag presenterar 14 organisationer som företräder den samlade svenska industrin en...

Läs mer
Ulrika Lindstrand, förbundsordförande Sveriges Ingenjörer.

Ulrika Lindstrand omvald som förbundsordförande

Ett enhälligt Ingenjörsfullmäktige har valt om Ulrika Lindstrand till ordfö...

Läs mer
Kanaltork

Valutec levererar fyra OTC kanaltorkar till nytt tyskt sågverk

Tyska best wood SCHNEIDER investerar cirka 80 miljoner euro i ett helt nytt sågverk i...

Läs mer
Esmaeil Sadeghi, programansvarig Masterprogram Additiv tillverkning, Vahid Hosseini, programansvarig Internationell Maskiningenjör och Per Nylén, prefekt Institutionen för Ingenjörsvetenskap.

Ingenjörsutbildningar som gör svensk industri vassare

Den snabba teknikomställningen ställer helt nya kompetenskrav på industrins...

Läs mer
Gruvkooperativ för hantverksbrytning i Kolwezi, Demokratiska republiken Kongo (DR Kongo), deltar i utbildningar för ansvarsfull gruvdrift.

Volkswagen-koncernen vill förbättra arbetsförhållandena i koboltgruvorna i Kongo

Som föregångare inom e-mobilitet driver Volkswagen-koncernen ständigt på...

Läs mer
Den första betongen på väg att köras ut från den nya fabriken i Västerås.

Thomas Betong öppnar toppmodern betongfabrik i Västerås

Nu startar tillverkning av betong i Thomas Betongs nya fabrik på Hacksta industriområde...

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