차세대 전자 제품을 더 빠르고 효율적으로 만들어 줄 새로운 소재

미네소타 대학의 연구원들은 차세대 고전력 전자 장치를 더 빠르고 투명하며 효율적으로 만드는 데 중요한 역할을 할 새로운 소재를 개발했습니다. 이 인공적으로 설계된 소재는 전자가 가시광선과 자외선 모두에 투명하게 유지하면서 더 빠르게 움직일 수 있게 해 이전 기록을 깨뜨렸습니다.

심사평가를 받는 과학 저널인 Science Advances 에 게재된 이 연구는 디지털 기술이 확장됨에 따라 계속 성장할 것으로 예상되는 1조 달러 규모의 글로벌 산업에 필수적인 반도체 설계 분야에서 큰 진전을 의미합니다.

반도체는 스마트폰부터 의료 기기까지 거의 모든 전자 제품에 전력을 공급합니다. 이러한 기술을 발전시키는 핵심은 과학자들이 "초광대역 밴드갭" 재료라고 부르는 것을 개선하는 데 있습니다. 이러한 재료는 극한 조건에서도 전기를 효율적으로 전도할 수 있습니다. 초광대역 밴드갭 반도체는 고온에서도 고성능을 구현할 수 있어 내구성과 견고성이 더 뛰어난 전자 제품에 필수적입니다.

이 논문에서 연구자들은 "밴드 갭"이 증가하여 투명성과 전도성을 모두 향상시킨 새로운 종류의 재료를 만드는 것을 살펴보았습니다. 이 독특한 성과는 더 빠르고 효율적인 장치의 개발을 지원하여 컴퓨터, 스마트폰, 그리고 잠재적으로 양자 컴퓨팅의 획기적인 발전을 위한 길을 열었습니다.

새로운 소재는 투명 전도성 산화물로, 전도성을 희생하지 않고 투명성을 향상시키는 특수한 얇은 층 구조로 만들어졌습니다. 기술과 인공지능 애플리케이션이 점점 더 유능한 소재를 요구함에 따라, 이 획기적인 개발은 유망한 솔루션을 제공합니다.

미네소타 대학교 화학공학 및 재료과학부 셸 의장이자 교수인 바라트 잘란은 "이 획기적인 기술은 투명 전도성 소재에 획기적인 변화를 가져와 수년간 심자외선 소자 성능을 저해하던 한계를 극복할 수 있게 해준다"고 말했습니다.

이 연구는 깊은 자외선 스펙트럼에서 투명성과 전도성의 전례 없는 조합을 보여줄 뿐만 아니라 가장 까다로운 환경에서도 작동할 수 있는 고출력 광전자 장치 혁신의 길을 열었다고 Jalan은 설명했습니다.

이 연구의 첫 번째 공동 저자인 Fengdeng Liu와 Zhifei Yang은 Jalan 연구실에서 일하는 화학 공학 및 재료 과학 박사 과정 학생으로, 이 재료의 특성이 이러한 전자 응용 분야에 대해 믿기에는 거의 완벽하다는 것을 증명했다고 말했습니다. 그들은 여러 실험을 수행하고 재료의 결함을 제거하여 성능을 높였습니다.

"상세한 전자 현미경을 통해 이 물질이 눈에 띄는 결함 없이 깨끗하다는 것을 확인했으며, 결함을 제어하면 산화물 기반 페로브스카이트가 반도체로서 얼마나 강력할 수 있는지 보여줍니다." 논문의 수석 저자이자 미네소타 대학교 화학공학 및 재료 과학과의 Ray D. 및 Mary T. Johnson Chair 및 교수인 Andre Mkhoyan의 말입니다.

Jalan, Liu, Yang, Mkhoyan 외에도 해당 팀에는 미네소타 대학 화학공학 및 재료과학부의 Silo Guo와 캘리포니아 공과대학 응용물리학 및 재료과학부의 David Abramovitch와 Marco Bernardi가 포함되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241108113453.htm