211service.com
Paplašināms silīcijs
Jauns silīcija mikroshēmu dizains ļauj tās mehāniski izstiept, lai aptvertu lielas platības. Šīs paplašinātās mikroshēmas, kas varētu būt tūkstošiem reižu lielākas par oriģinālu, varētu tikt izmantotas, lai izgatavotu lētākus saules paneļus, sensoru tīklus un plakanā ekrāna televizorus.
Šķeldas audzēšana: Pētnieki ir izveidojuši mikroshēmas (augšpusē), kuras var paplašināt lielas platības lietojumiem (apakšā).
Stenfordas universitātes pētnieku uzbūvētās mikroshēmas sastāv no brīvi peldošām silīcija salām, kuras ieskauj silīcija stieples spoles. Katru salu var apstrādāt, iekļaujot tranzistorus, sensorus vai materiālus sīkām saules baterijām. Kad mikroshēmas stūri tiek uzvilkti, spoles ap silīcija salām atritinās. Kā viņi to dara, salas, kas sāk gandrīz pieskarties viena otrai, izplatās. Gala rezultāts ir tīklam līdzīgs silīcija ierīču klāsts.
Līdz šim pētnieki ir parādījuši masīvus, kas ir 50 reizes lielāki par oriģinālo mikroshēmu, taču tos ierobežojis laboratorijas aprīkojuma lielums. Pēteris Peumans , Stenfordas elektrotehnikas profesors, kurš vadīja darbu, saka, ka mikroshēmas varētu paplašināt tūkstošiem vai pat desmitiem tūkstošu reižu. Peumansa darbs tika prezentēts šonedēļ Starptautiskajā elektronu ierīču sanāksmē Vašingtonā, DC.
Silikona tīkli: Izmantojot parastās silīcija apstrādes metodes, Stenfordas universitātes pētnieki ir izveidojuši mikroshēmas, kas sastāv no silīcija salām, kuras ieskauj silīcija spoles. Augšējā kreisajā attēlā ir redzama viena šāda silīcija sala, un apakšējā kreisajā attēlā ir redzama visa mikroshēma, kas sastāv no šo salu masīva. Pavelkot mikroshēmas stūrus, spoles atritinās un salas izplatās. Pabeigtais tīkls tiek parādīts apakšējā labajā stūrī. Augšējā labajā attēlā redzamas pilnībā attītas spoles.
Darbā tiek izmantota integrētās shēmas koncepcija, kas ir bijusi tik veiksmīga mikroelektronikā, un pielāgota to lielas platības lietojumiem, saka Mārcis Baldo MIT elektrotehnikas profesors. Pusvadītāju nozare ir izcēlusies, iesaiņojot vairāk augstas veiktspējas tranzistoru noteiktā telpā, tādējādi samazinot izmaksas par vienu tranzistoru. Taču daudzām lietojumprogrammām ir nepieciešams, lai tranzistori un citas silīcija ierīces būtu izplatītākas.
Piemēram, plakanā ekrāna televizoriem ir nepieciešami miljoniem tranzistoru, kas izkliedēti, lai kontrolētu katru pikseļu. LCD televizoriem ir bijis iespējams izmantot salīdzinoši zemas veiktspējas tranzistorus, kurus var izgatavot, uzklājot amorfu silīciju uz lieliem stikla gabaliem. Taču nākamās paaudzes spilgtākiem, krāsainākiem un energoefektīvākiem displejiem, piemēram, organiskajiem LED displejiem, ir nepieciešami daudz augstākas veiktspējas tranzistori, kas izgatavoti no augstākas kvalitātes silīcija, kas var būt ārkārtīgi dārgi, tāpēc ir nepraktiski pārklāt visu displeju ar to. Izmantojot Peumana metodi, varētu būt iespējams izmantot tikai nelielu daudzumu augstas kvalitātes silīcija, tādējādi samazinot izmaksas. Turklāt ierīces jau ir savienotas kopā. Tā ir svarīga priekšrocība salīdzinājumā ar dažām citām lielas platības elektronikas izgatavošanas metodēm, jo liela laukuma elektronikas pieslēgšana var būt ļoti dārga, saka Baldo.
Iespēja izmantot mazāk silīcija un veidot sakārtotus iepriekš savienotu silīcija ierīču blokus varētu būt noderīga arī lētāku saules paneļu izgatavošanai. Parastajos saules paneļos gaisma tiek absorbēta, jo viss panelis ir pārklāts ar augstas kvalitātes silīciju. Tagad vairāki uzņēmumi samazina silīcija daudzumu, kas nepieciešams, koncentrējot saules gaismu uz mazākām silīcija mikroshēmām. Piemēram, viens uzņēmums ražo virkni mazu lēcu, kas fokusē gaismu uz vēl mazākām silīcija saules baterijām. Peumans saka, ka viņa metode piedāvā lētāku veidu, kā izveidot šādus saules bateriju blokus. Šā gada sākumā viņš nodibināja uzņēmumu NetCrystal, kas atrodas Mauntinvjū, Kalifornijā, lai ražotu šādus paneļus, kurus, viņaprāt, var izveidot par trešdaļu no mūsdienu paneļu izmaksām.
Peumans arī strādā ar Boeing izstrādāt sensoru tīklus lidmašīnām. Mērķis ir sadalīt augstas veiktspējas, silīcija bāzes sensorus starp kompozītmateriālu slāņiem, kas veido jaunu lidmašīnu, piemēram, Boeing 787, spārnus un citas daļas. Šos sensorus izmantos, lai noteiktu, vai materiāli plaisā vai neplīst vai neplīst. atslāņošanās. Sensori varētu samazināt pārbaužu dīkstāves laiku un palīdzēt apkopes komandai agrāk pamanīt problēmas, saka Peumans.
Peumans tehnoloģija nav pirmais mēģinājums radīt lielas platības elektroniku. Tomēr citas pieejas mēdz ražot ierīces, kas ievērojami atpaliek no mikroshēmas vienkristāliskā silīcija veiktspējas. Daži pētnieki, piemēram, izstrādā lētas metodes, kas izmanto komerciālas drukas metodes, lai uzklātu neorganiskās vai organiskās pusvadītāju tintes. Bet labākās uz neorganiskās tinti balstītās ierīces darbojas apmēram par vienu pakāpi sliktāk nekā vienkristālisks silīcijs, savukārt uz organiskās tintes bāzes izgatavotie tranzistori ir tūkstoš reižu sliktāki.
Lielākais šķērslis Peumansa pieejas izstrādē bija parādīt, ka spoles ap silīcija salām būs pietiekami izturīgas, lai tās nesaplīstu, kad tās atritinās, taču viņš demonstrēja veidu, kā apstrādāt spoles, lai padarītu tās stiprākas. Nākamais solis ir demonstrēt funkcionējošas ierīces. Viņš jau ir izstrādājis saules bateriju prototipu un strādā pie partnerattiecībām, lai izstrādātu citas lietojumprogrammas.