Onderzoekers van de Oregon State University hebben een zoektocht in fundamentele materiaalwetenschap opgelost die wetenschappers sinds de jaren zestig is ontgaan. en zou de basis kunnen vormen voor een nieuwe benadering van elektronica.

De vondst, zojuist online gerapporteerd in het vakblad Geavanceerde materialen , schetst de creatie voor de eerste keer van een hoogwaardige "metaal-isolator-metaal" diode.

"Onderzoekers proberen dit al tientallen jaren te doen, tot nu toe zonder succes " zei Douglas Keszler, een vooraanstaande professor in de chemie aan de OSU en een van 's lands toonaangevende materiaalwetenschappelijke onderzoekers. "Diodes die eerder met andere benaderingen zijn gemaakt, hadden altijd een slechte opbrengst en prestatie.

"Dit is een fundamentele verandering in de manier waarop je elektronische producten kunt maken, met hoge snelheid op grote schaal tegen zeer lage kosten, zelfs minder dan bij conventionele methoden, "Zei Keszler. "Het is een eenvoudige manier om de huidige snelheidsbeperkingen van elektronen die zich door materialen moeten verplaatsen, op te heffen."

Op de nieuwe technologie is patent aangevraagd, universiteitsfunctionarissen zeggen. nieuwe bedrijven, industrieën en high-tech banen kunnen uiteindelijk voortkomen uit deze vooruitgang, ze zeggen.

Het onderzoek is gedaan in het Centre for Green Materials Chemistry, en is ondersteund door de National Science Foundation, het Army Research Laboratory en het Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

Conventionele elektronica gemaakt van op silicium gebaseerde materialen werkt met transistors die de stroom van elektronen helpen regelen. Hoewel snel en relatief goedkoop, deze benadering wordt nog beperkt door de snelheid waarmee elektronen door deze materialen kunnen bewegen. En met de komst van steeds snellere computers en geavanceerdere producten zoals lcd-schermen, huidige technologieën naderen de limiet van wat ze kunnen doen, deskundigen zeggen.

Daarentegen, een metaal-isolator-metaal, of MIM-diode kan worden gebruikt om enkele van dezelfde functies uit te voeren, maar op een fundamenteel andere manier. In dit systeem, het apparaat is als een boterham, met de isolator in het midden en twee lagen metaal erboven en eronder. Om te kunnen functioneren, het elektron beweegt niet zozeer door de materialen als het "tunnelt" door de isolator - bijna onmiddellijk verschijnend aan de andere kant.

"Toen ze voor het eerst meer geavanceerde materialen voor de display-industrie begonnen te ontwikkelen, ze wisten dat dit type MIM-diode was wat ze nodig hadden, maar ze konden het niet laten werken, " zei Keszler. "Nu kunnen we, en het kan waarschijnlijk worden gebruikt met een reeks metalen die goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar zijn, zoals koper, nikkel of aluminium. Het is ook veel eenvoudiger, goedkoper en gemakkelijker te fabriceren."

De bevindingen zijn gedaan door onderzoekers van de OSU-afdeling Chemie; School voor Elektrotechniek en Informatica; en School of Mechanical, Industriële en productietechniek.

In de nieuwe studie de OSU-wetenschappers en -ingenieurs beschrijven het gebruik van een "amorf metaalcontact" als een technologie die problemen oplost die voorheen MIM-diodes plaagden. De OSU-diodes zijn gemaakt bij relatief lage temperaturen met technieken die zich lenen voor de vervaardiging van apparaten op een verscheidenheid aan substraten over grote gebieden.

OSU-onderzoekers zijn de afgelopen jaren toonaangevend geweest in een aantal belangrijke vooruitgang op het gebied van materiaalwetenschap, waaronder het gebied van transparante elektronica. Universitaire wetenschappers zullen wat eerste werk doen met de nieuwe technologie in elektronische displays, maar er zijn veel toepassingen mogelijk, ze zeggen.

Hogesnelheidscomputers en elektronica die niet afhankelijk zijn van transistors behoren tot de mogelijkheden. Aan de horizon staan ​​ook "energiewinning"-technologieën, zoals het 's nachts opvangen van opnieuw uitgestraalde zonne-energie, een manier om energie van de aarde te produceren terwijl deze 's nachts afkoelt.

"Voor een lange tijd, iedereen heeft iets gewild dat ons verder brengt dan silicium, "Zei Keszler. "Dit zou een manier kunnen zijn om elektronica op grote schaal te printen, zelfs goedkoper dan we nu kunnen. En als de producten op de markt komen, kan de snelheidstoename enorm zijn."