g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Kılavuz

Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Utah Üniversitesi'nden araştırmacılar, perovskitin yeni nesil elektronikler olan "spintronics" alanında "sihirli bir malzeme" haline geleceğini göstererek, perovskitten yapılmış iki spintronik cihazı gösterdiler. .

arka fon

1839'da Alman mineralog Gustav Rose, Rusya'nın merkezindeki Ural Dağları'nda durdu ve daha önce hiç keşfedilmemiş bir mineral aldı.

Perovskite kayaları (Resim kaynağı: Wikipedia)

O zamanlar "transistörler" veya "diyotlar" ı hiç duymamıştı ve elektronik cihazların günlük hayatımızın bir parçası olmasını beklemiyordu. Daha da beklenmedik olan şey, elindeki ve Rus jeolog Lev Perovski'den sonra "perovskite" adını verdiği cevherin elektronik cihazlarda devrim yaratan kilit faktörlerden biri haline gelmesiydi. .

Perovskite öylesine önemli bir değere sahiptir ki, özel yapısından ayrılamaz. Perovskit malzemelerin yapısal formülü genellikle ABX3'tür, burada A bir organik katyon, B bir metal iyonudur ve X bir halojen grubudur. Bu yapıda metal B atomu kübik birim hücrenin merkezinde, halojen X atomu küp yüzünün merkezinde ve organik katyon A küpün tepesinde yer almaktadır.

(Resim kaynağı: referans [2])

Perovskite, kusurların yayılmasına ve taşınmasına elverişli olan ve elektrokataliz ve ışık emilimi gibi birçok özel fiziksel ve kimyasal özelliğe sahip olan kararlı bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, perovskite yapısı özellikle LED ışıklar, optik iletişim cihazları, veri depolama cihazları, güneş pilleri vb. Gibi elektronik cihazlarda kullanım için uygundur.

Perovskite LED (Resim kaynağı: Amerikan Kimya Derneği)

Perovskite görünür ışık iletişim cihazı (fotoğraf kaynağı: Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi)

Perovskite depolama cihazı (fotoğraf kaynağı: László Forró / İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, Lozan)

Perovskite güneş pilleri (resim kaynağı: UNIST)

Yenilikçilik

Bununla birlikte, yukarıdaki uygulamalara ek olarak, perovskite'in daha ne kadar harika yeni değeri var?

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Utah Üniversitesi'nde fizikçi olan Valy Vardeny, 2017 yılında perovskitin yeni nesil elektronik "spintronics" alanında "sihirli bir malzeme" olacağına inanıyordu. Bu önermede ısrar etti.

Son zamanlarda, Nature Communications, Vardeny, Jingying Wang, Dali Sun (şu anda North Carolina Eyalet Üniversitesi'nde) dergisinde yayınlanan bir makalede ve diğer meslektaşları perovskite'in iki kullanımını gösterdi. Maden tarafından yapılan cihaz, perovskit malzemelerin spintronik sistemlerdeki uygulama potansiyelini göstermektedir. Vardeny, perovskitin sihirli özelliklerinin spintronik transistörlerin hayalini gerçeğe bir adım daha yaklaştırdığını söyledi.

teknoloji

"Moore sonrası dönem" sessizce geldi. Verileri aktarmak ve işlemek için "şarj" kullanan geleneksel bilgisayarlar için, performansları giderek fiziksel sınırlara yaklaşıyor. Elektronların daha önce ihmal edilen bir diğer özelliği olan "spin" ("yukarı" veya "aşağı" gibi bir tür açısal momentum olarak anlaşılabilir), bilim camiasında yaygın bir ilgi görmüştür.

Günümüzde, "spintronics" sıcak bir sınır bilim ve teknoloji alanı haline geldi ve spintronics araştırmasının daha iyi performans ve daha düşük enerji tüketimi ile yeni nesil elektronik cihazlar getirmesi bekleniyor.

Spin, manyetizma ile yakından ilgilidir. Bu nedenle, spintronics elektronları belirli dönüşlerle hizalamak veya sisteme spinleri "enjekte etmek" için manyetizmayı kullanır.

Eski bir bilimsel deney yaptıysanız: mıknatısı çivi boyunca ileri geri sürükleyin, çivi bir mıknatısa mıknatıslanacaktır, o zaman aslında spintronikleri dahil etmişsinizdir. Mıknatıs, bilgiyi çiviye aktarır. Bu yöntem, bilgileri aktarmak ve değiştirmek için kullanılabilir, ancak cihazların ve malzemelerin ince ayarlanmış özelliklere sahip olmasını gerektirir.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Utah Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, spin transistöründe bir kilometre taşı üzerinde çalışıyorlar. Spin transistörleri, neredeyse tüm modern elektronik cihazlarda bulunabilen transistörlerin "spintronik versiyonu" dur. Bu tür bir cihaz, elektron spininin yönünü kolayca kontrol etmek için yarı iletken malzemede bir manyetik alan kullanmalıdır.Bu özelliğe aynı zamanda spin-yörünge kuplajı da denir.

Wang, böyle bir transistör yapmanın basit olmadığını söyledi. "Bu amaç için daha uygun olup olmadıklarını görmek için her zaman yeni malzemeler arıyoruz."

Ancak, perovskite burada devreye giriyor.

Perovskite, özel bir atomik yapıya sahip bir mineral türüdür. Teknik malzemeler olarak değerleri, ancak son on yılda ortaya çıktı. Eşsiz atomik yapı nedeniyle, araştırmacılar onu güneş panelleri için bir malzeme haline getirmek için perovskit geliştiriyorlar. 2018'de,% 23'e varan bir fotoelektrik dönüşüm verimliliği elde ettiler ve bu, 2009'daki% 3,8'e kıyasla büyük bir adım.

Aynı zamanda, Vardeny ve meslektaşları spintronikleri ve spini verimli bir şekilde taşıyan çeşitli malzemeleri araştırıyor. Perovskitteki ağır metal kurşun atomları nedeniyle, fizikçiler bu mineralin daha güçlü bir spin-yörünge birleştirme etkisine sahip olacağını tahmin ediyorlar.

2017 tarihli bir makalede [3], Fizik Bölümü'nden Vardeny ve Yardımcı Doçent Sarah Li, güçlü spin-yörünge bağlantısına sahip olan "organik-inorganik hibrit perovskit" adlı bir materyal gösterdiler. etki. Hibrit malzemeye enjekte edilen spinin yaşam döngüsü de nispeten uzun bir süre korunur. Her iki sonuç da, bu hibrit perovskitin bir spintronik malzeme olarak kullanılmasının beklendiğini göstermektedir.

(Resim kaynağı: Patrick Odenthal)

Son araştırmalarda, Vardeny ve Wang, hibrit perovskit malzemelerini spintronik cihazların bir parçası haline getirme çalışmalarını daha da tamamladı.

İlk cihaz, spintronics'e dayalı bir ışık yayan diyottur (LED). Geleneksel LED'lerdeki yarı iletkenler elektronlar ve delikler içerir (atomlarda, "deliklerin" konumu, elektronların olması gereken yerdir, ancak aslında sorun elektronlar değildir.) Elektronlar diyot içinden aktıklarında, boşluğu doldururlar. Delik ve parıltı.

MAPbBr3'e dayalı LED cihazı döndürme (resim kaynağı: referans [4])

Wang, spintronik LED'lerin neredeyse aynı şekilde çalıştığını, ancak manyetik bir elektrot kullandıklarını ve belirli spin elektronlarını barındırmak için polarize delikler kullandıklarını söyledi. Wang, LED'in dairesel polarize elektrolüminesans kullandığını söyledi. Bu, manyetik elektrotun spin-polarize elektronları malzemeye başarıyla aktardığını gösterir.

Vardeny ekledi: "Bir yarı iletken ve bir ferromagneti bir araya getirirseniz, bir dönüş 'enjeksiyonu' alabilirsiniz. Bu apaçık değildir. Bunu kanıtlamanız gerekir. Ve onlar bunu kanıtladılar."

İkinci cihaz bir döndürme valfidir. Benzer cihazlar zaten mevcuttur ve bilgisayar sabit diskleri tarafından temsil edilen cihazlarda kullanılmaktadır. Döndürme valfinde, dış manyetik alan "açık düşük direnç durumu" ile "kapalı yüksek direnç durumu" arasındadır ve döndürme valfindeki manyetik malzemenin polaritesini ters çevirir.

MAPbBr3'e dayalı döndürme valfi (resim kaynağı: referans [4])

Wang ve Vardeny'nin döndürme valfi daha fazla işleve sahip. Cihaz malzemesi olarak hibrid perovskit kullanırlar, cihaza spin "enjekte eder" ve ardından cihazdaki dönüşün dönmesine (yalpalama) neden olmak için manyetik manipülasyon kullanırlar.

değer

Araştırmacılar bunun çok önemli olduğunu söylüyor. Wang şunları söyledi: "Geliştirebileceğiniz spintronik cihazlar yalnızca bilgi kaydetmek ve veri depolamak için yararlı değil, aynı zamanda hesaplama için de yararlıdır. Bu, spintronik alanını açmanın asıl amacıdır ve aynı zamanda üzerinde çalıştığımız yön de budur."

Birlikte, bu deneyler perovskitin spintronik bir yarı iletken haline gelebileceğini göstermektedir. Bu araştırma, spin tabanlı transistörlerin nihai hedefinden hala "birkaç adım uzakta" olsa da, gelecek için önemli bir temel oluşturdu.

Anahtar kelime

Perovskite, spin, transistör, yarı iletken

Referans

[1] https://unews.utah.edu/spintronics-perovskite/

[2] Liu, M.Z., Johnston, M.B. ve Snaith, H.J. (2013) Efficient Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells by vapor Deposition. Nature, 501, 395-398. Https://doi.org/10.1038/nature12509

[3] https://www.nature.com/articles/nphys4145

4 Jingying Wang, Chuang Zhang, Haoliang Liu, Ryan McLaughlin, Yaxin Zhai, Shai R.Vardeny, Xiaojie Liu, Stephen McGill, Dmitry Semenov, Hangwen Guo, Ryuichi Tsuchikawa, Vikram V. Deshpande, Dali Sun, Z. Valy Vardeny . Hibrit organik-inorganik trihalid perovskitlere dayalı spin-optoelektronik cihazlar. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41467-018-07952-x

Shandong Luneng "kes Hu" Guangzhou Evergrande? Milli futbol takımının çekirdek oyuncularının önümüzdeki on yıl içinde katılacağı ortaya çıktı.

Weinan Duqiao Hastanesi 2019 Personel Konferansı

Trumpchi, Chengdu Otomobil Fuarı'nda yeni bir 7 koltuklu MPV başlattı, Buick GL6nın en büyük rakibi burada

Küçük Gasol, Grizzlies'e veda etmek için bir mesaj gönderdi ve kardeşiyle savaşacak mı?

Yeni kan akış sensörü: kablosuz, pilsiz, biyolojik olarak parçalanabilir!

Hatta daha fazla! Forvetler fırsatları boşa harcamaya devam ediyor ve savunma yine hata yapıyor. Capello'nun kalbi iyi mi?

Chaoshan'dan tuhaf bir kadın olan Pioneer sığır, gündüzleri ahır kurmak için eski bir ahşap tahta ve geceleri bir yatak tahtası kullanıyor.

Dünyanın ilk atom düzeyinde üç boyutlu silikon kuantum çip mimarisi açıklandı!

"Binlerce Haneye Giren Yüzlerce Kadro" || Xi'an Şehri, Yanliang Bölgesi, Beitun Caddesi, hafta sonunu çetelerde yeni bir yükseliş başlatmak, kötülüğü ortadan kaldırmak ve evlere girmek ve tanıtım içi

Kaoshan'daki bu köyler, Guangdong Eyaletindeki altıncı antik köy grubu olarak seçildi. Memleketiniz var mı?

Rockets Titanları yeniden imzalıyor, Anthony uzaklaşıyor mu yoksa Morey'nin kendi darbesi mi var?

Dongfengin yeni 7 koltuklu SUV'si Chengdu Otomobil Fuarı'nda BMW teknoloji motorları kullanılarak tanıtıldı ve bu yıl içinde piyasaya sürülmesi bekleniyor.