Cuando hornea un pastel, puede combinar los ingredientes en casi cualquier proporción, y aún así siempre podrán mezclarse. Esto es un poco más complicado en la química de los materiales.
A menudo, el objetivo es cambiar las propiedades físicas de un material agregando una cierta proporción de un elemento adicional; sin embargo, no siempre es posible incorporar la cantidad deseada en la estructura cristalina del material. En TU Wien,Se ha desarrollado un nuevo método que utiliza mezclas previamente inalcanzables entre el germanio y los átomos extraños deseados. Esto da como resultado nuevos materiales con propiedades significativamente alteradas.
Más estaño o galio en el cristal de germanio
"La incorporación de átomos extraños en un cristal de manera específica para mejorar sus propiedades es en realidad un método estándar", dice Sven Barth, del Instituto de Química de Materiales de TU Wien. Nuestra electrónica moderna se basa en semiconductores con ciertos aditivos. Cristales de silicioen los que se incorporan átomos extraños como el fósforo o el boro son un ejemplo de esto.
También se suponía que el material semiconductor germanio cambiaba fundamentalmente sus propiedades y se comportaba como un metal cuando se mezclaba una cantidad suficiente de estaño; eso ya se sabía; sin embargo, en la práctica, eso no se había logrado anteriormente.
Por supuesto, uno podría intentar simplemente fundir los dos elementos, mezclarlos completamente en forma líquida y luego dejarlos solidificar, como se ha hecho durante miles de años para producir aleaciones metálicas simples ". Pero en nuestro caso, esto"El método termodinámico simple falla, porque los átomos agregados no se mezclan eficientemente en el sistema reticular del cristal", explica Sven Barth. "Cuanto mayor es la temperatura, más se mueven los átomos dentro del material. Esto puede hacer que estos átomos extraños se precipitendel cristal después de que se hayan incorporado con éxito, dejando una concentración muy baja de estos átomos dentro del cristal ".
Por lo tanto, el equipo de Sven Barth ha desarrollado un nuevo enfoque que vincula el crecimiento cristalino particularmente rápido con temperaturas de proceso muy bajas. En el proceso, la cantidad correcta de átomos extraños se incorpora continuamente a medida que el cristal crece.
Los cristales crecen en forma de hilos o varillas a nanoescala, y específicamente a temperaturas considerablemente más bajas que antes, en el rango de solo 140-230 ° C ". Como resultado, los átomos incorporados son menos móviles, la difusiónlos procesos son lentos y la mayoría de los átomos se quedan donde quieres que estén ", explica Barth.
Usando este método, ha sido posible incorporar hasta 28% de estaño y 3.5% de galio en germanio. Esto es considerablemente más de lo que era posible previamente mediante la combinación termodinámica convencional de estos materiales, por un factor de 30 a50.
Láseres, LED, componentes electrónicos
Esto abre nuevas posibilidades para la microelectrónica: "El germanio se puede combinar eficazmente con la tecnología de silicio existente, y también la adición de estaño y / o galio en concentraciones tan altas ofrece aplicaciones potenciales extremadamente interesantes en términos de optoelectrónica", dice Sven Barth.Los materiales se utilizarían para láseres infrarrojos, para fotodetectores o para LED innovadores en el rango infrarrojo, por ejemplo, ya que las propiedades físicas del germanio se modifican significativamente por estos aditivos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :