Uutiset

Berylliumilla seostettu galliumnitridi voi pienentää tehoelektroniikan energiahävikkiä

Parhaimmillaan energiatehokkuuden muutos voi olla samaa suurusluokkaa kuin hehkulampuista ledeihin siirryttäessä.
Positronikiihdyttimen näytekammio. Kuva: Hanna Koikkalainen

Galliumnitridiä käytetään yleisesti kuluttajaelektroniikan puolijohteiden materiaalina esimerkiksi LED-yleisvaloissa, mutta se ei sellaisenaan sovellu esimerkiksi sähköautojen sähkönsiirtolaitteisiin, joiden on prosessoitava merkittävästi suurempia energiamääriä. 2000-luvun taitteessa tutkijat etsivät galliumnitridin seostamisessa käytetylle magnesiumille tehokkaampaa korvaajaa berylliumista, mutta joutuivat hylkäämään tutkimuksen tuloksettomana.

Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat yhdessä Texas State Universityn ja Puolan Tiedeakatemian korkeapainefysiikan instituutin tutkijoiden kanssa selvittäneet kokeiden ja tietokonemallintamisen avulla, beriylliumatomien käytöstä galliumnitridissä. Physical Review Letters -lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, että materiaalin lämmittäminen ja jäähdyttäminen saa berylliumatomit vaihtamaan paikkaa, mikä muuttaa niiden luonnetta elektronien luovuttajina tai vastaanottajina.

"Koska galliumnitridi altistuu valmistusprosessissa korkeille lämpötiloille, yhdiste käyttäytyy sen aikana täysin eri lailla kuin valmis materiaali”, kertoo professori Filip Tuomisto. Tämän ymmärtäminen on ensiarvoisen tärkeää komponenttien prosessoinnin optimoimiseksi.

Berylliumilla seostettujen galliumnitridirakenteiden ja niiden elektronisten ominaisuuksien hallitseminen voisikin nostaa tehoelektroniikkalaitteiden energiatehokkuuden aivan uudelle tasolle.

"Energiatehokkuuden muutoksen suuruusluokka voisi olla vastaavanlainen kuin siirryttäessä hehkulampuista LED-valaisimiin. Maailmanlaajuista energiankulutusta on mahdollista leikata jopa kymmenellä prosentilla, jos energiahävikkiä sähkönjakelujärjestelmissä voidaan pienentää", Tuomisto kertoo luottavaisena.

Lisätietoja:

Professori Filip Tuomisto
p.  050 3841 799
[email protected]

Linkki artikkeliin (journals.aps.org)

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Blue sea, golden grass and green woods in a view to Laajalahti nature reserve
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Rahoitusta strategiseen tutkimukseen

Suomen Akatemian rahoittamissa hankkeissa tutkitaan kaupunkiviheralueiden merkitystä hiilensidonnassa sekä sotedatan luotettavaa hyödyntämistä.
Aalto University alumnus Asad Awan.
Palkitut, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Alumni Asad Awan palkittiin parhaasta tekniikan alan väitöskirjasta

Sähkötekniikan korkeakoulusta valmistunut Awan kehitti väitöskirjassaan ohjausmenetelmiä tehokkaampiin sähkömoottoreihin, jotka voivat pienentää moottorikäyttöisten järjestelmien hiilijalanjälkeä.
Ioncell-kuituja kierrätysmateriaalista
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Rullapyyhkeistä ja hamppuneuleesta syntyi uutta lujempaa kierrätyskuitua

Ioncell-menetelmällä tehdyn kuidun vetolujuus oli jopa 2,5-kertainen puuvillaan verrattuna. Kierrätetystä hampusta tehty Ioncell-neulos kesti hankausta kaksi kertaa kauemmin kuin hamppukangas.
The background is white and the resolution is high
Tutkimus ja taide Julkaistu:

NOMAD tarjoaa avointa materiaalitieteen dataa

NOMAD (Novel Materials Discovery) on materiaalitieteen data-arkisto, joka tarjoaa sekä raakadataa että käsiteltyä dataa Creative Commons -lisenssillä.