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

Portaikossa kuvattu mies katsoo kuvaajan ohi vasemmalle ja hymyilee
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Elämäntehtävänä muotoilu

Teollisen muotoilun professori Eero Miettinen on aina rakastanut autojen piirtämistä. Hän iloitsee siitä, että muotoiluymmärrys on yhteiskunnassa laajentunut.
Värikkäitä energiamateriaalien tekstuureja, kuva Helen Marton
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Rahoitusta tutkimusinfrastruktuureille

Suomen Akatemian rahoitus vahvistaa biotalouden, kvanttiteknologioiden ja geofysikaalisten ilmiöiden tutkimuksen edellytyksiä.
Paula Hohti Photo by Astrid Mannerkoski
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Paula Hohti Erichsen seuraa 500 vuotta vanhan muodin jälkiä

Taide- ja kulttuurihistorian professori arvostaa iloa ja mukavuutta ja koki uransa hienoimman hetken rahoitushaastattelussa.
Better Business – Better Society seminar, host: Professor Teemu Malmi
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Liiketoiminta voi osaltaan auttaa Suomea sote-ongelmien ratkaisemisessa

Valtavasta datan määrästä ja osaamisesta on saatava täysi hyöty Suomelle.