| www.kurzweilai.net

Вчені винайшли спосіб використовувати п’єзоелектричний ефект в "плоских" напівпровідникових матеріалах

Схожі повідомлення

Сонячний модуль комерційних розмірів, виготовлений TSMC Solar з селеніду міді-індію-галію, має рекордну ефективність 16,5%

Комбінація графена і нітриду бору дозволяє реалізувати ефективне управління променями світла

Нова високоефективна технологія дозволяє перетворювати воду і вуглекислий газ в рідке паливо

Розроблено новий світлопоглинаючий матеріал, ефективність якого майже дорівнює "ідеальному" значенню

Вчені навчилися управляти надпровідністю за допомогою світла

Останні повідомлення

Китай стал безоговорочным лидером в солнечной энергетике

Ботаники «взломали» ксантофилловый цикл растений

В Индии завершилось строительство крупнейшей в мире солнечной электростанции

В углеродных нанотрубках вода замерзает даже при 105 градусах Цельсия

Китай предлагает построить солнечную электростанцию в чернобыльской зоне

Учені з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі виявили спосіб використання п'єзоелектричного ефекту, тобто ефекту перетворення енергії механічних коливань в електричну енергію і навпаки, що виникає в кристалі напівпровідникового матеріалу дисульфіду молібдену (MoS2),  кристалічна решітка якого має товщину в один атом. Дане відкриття може стати основою для розробки нових нанотехнологій і наноелектронних пристроїв, таких, як атомний силовий мікроскоп, мікроскопічні електрогенератори і нанодвігателі, високочутливі датчики сили, тиску та багато іншого.

MoS2 atomic structure (credit: Berkeley Lab)

"П'єзоелектричний ефект відомий людям дуже і дуже давно, але, як правило, він виникає лише в об'ємних кристалах певних сполук. Нам же вдалося справити кількісні виміри п'єзоелектричного ефекту, що виникає в моно-шарі молекул напівпровідникового матеріалу, що відкриває масу нових цікавих можливостей" - розповідає Сян Занг (Xiang Zhang), директор Відділу матеріалознавства лабораторії Лоуренса.

Нанорозмірні п'єзоелектричні матеріали можуть забезпечити постачання електроенергією вузлів і деталей крихітних мікроелектромеханічних систем (MEMS), деяких компонентів обчислювальних систем та інших елементів, яким для їх роботи потрібна лише незначна кількість енергії. Однак, коли товщина п'єзоелектричного матеріалу наближається до товщини одного молекулярного шару, деякі термодинамічні ефекти роблять матеріал нестабільним і марним для практичного використання.

Вимірювання п'єзоелектричного ефекту. To measure and demonstrate piezoelectrically generated membrane stress, an MoS2 film (yellow) was suspended on two posts and clamped by two gold electrodes. The film was indented by a scanning AFM cantilever probe tip. An electric field was then applied to the film via the two electrodes. It caused piezoelectric-generated mechanical stress, which then changed the load on the cantilever, which was observed by the deflection of a laser beam (credit: Berkeley Lab)

Протягом кількох останніх років група Занга працювала над дослідженнями властивостей дисульфіду молібдену, напівпровідникового матеріалу, що володіє високою електричну провідність, порівнянної з провідністю графена. Однак, на відміну від графена, молибденит володіє природною досить широкою електронною забороненою зоною, що дозволяє створювати з цього матеріалу елементи на зразок транзисторів, які можуть бути включені або виключені.

Останні теоретичні розрахунки показали, що дисульфід молібдену повинен володіти явно вираженими п'єзоелектричними властивостями. І для того, щоб справити кількісні вимірювання такого ефекту вчені з групи Занга створили мікроскопічну структуру, в якій лист молібденіту був розтягнутий між двома електродами. За рахунок сил, що виникають внаслідок впливу електричного поля від зонда атомно-силового мікроскопа, в матеріалі виникало наноуглубленіе, глибина якого вимірювалася оптичним способом.

Вимірювання глибини деформації та виникаючого електричного потенціалу дозволили вченим вирахувати так званий коефіцієнт п'єзоелектричного ефекту дисульфіду молібдену, який виявився дорівнює 2.9х10-10 C/m. Таке значення можна порівняти зі значеннями аналогічного показника окису цинку, нітрату алюмінію та інших відомих п'єзоелектричних матеріалів, використовуваних в мініатюрних перемикачах, в біодатчиків, і в високочутливих датчиках ваги, які можуть виміряти масу єдиної молекули.

П'єзоелектричний ефект в "плоских" кристалах дисульфіду молібдену може бути використаний в реалізації абсолютно нового підходу в області технологій квантових обчислень. Крім цього, унікальні властивості молібденіту можуть стати основою для реалізації нового напрямку в області високошвидкісної обробки даних, - валлітроніці (valleytronics). У цій області інформація кодується в обертання і імпульси електронів, що переміщаються через кристалічну решітку матеріалів у вигляді хвилі, що має свої піки і провали.

 

Схожі повідомлення

Сонячний модуль комерційних розмірів, виготовлений TSMC Solar з селеніду міді-індію-галію, має рекордну ефективність 16,5%

Комбінація графена і нітриду бору дозволяє реалізувати ефективне управління променями світла

Нова високоефективна технологія дозволяє перетворювати воду і вуглекислий газ в рідке паливо

Розроблено новий світлопоглинаючий матеріал, ефективність якого майже дорівнює "ідеальному" значенню

Вчені навчилися управляти надпровідністю за допомогою світла

Останні повідомлення

Китай стал безоговорочным лидером в солнечной энергетике

Ботаники «взломали» ксантофилловый цикл растений

В Индии завершилось строительство крупнейшей в мире солнечной электростанции

В углеродных нанотрубках вода замерзает даже при 105 градусах Цельсия

Китай предлагает построить солнечную электростанцию в чернобыльской зоне

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль