具有增加带隙设计的材料可以使电子设备更快、更高效
明尼苏达大学的研究人员开发出一种新材料，这种材料对于使下一代高功率电子设备更快、更透明、更高效至关重要。这种人工设计的材料可以让电子移动得更快，同时对可见光和紫外线都保持透明，打破了之前的记录。这项研究发表在《科学进展》杂志上，标志着半导体设计的重大飞跃，这对于随着数字技术的扩展而预计继续增长的万亿美元的全球产业至关重要。
半导体为几乎所有电子产品提供动力，从智能手机到医疗设备。推进这些技术的关键在于改进科学家所说的“超宽带隙”材料。这些材料即使在极端条件下也能有效导电。超宽带隙半导体在高温下也能发挥高性能，使其成为更耐用、更坚固的电子产品所必需的。
在这篇论文中，研究人员着眼于创造一种具有更大“带隙”的新型材料，以提高透明度和导电性。这一独特成就支持开发速度更快、效率更高的设备，为计算机、智能手机甚至量子计算的突破铺平道路。
这种新材料是一种透明导电氧化物，采用特殊的薄层结构制成，可在不牺牲导电性的情况下提高透明度。随着技术和人工智能应用对性能更强大的材料的需求不断增加，这一突破性进展提供了一种有希望的解决方案。
明尼苏达大学化学工程与材料科学系壳牌主席兼教授 Bharat Jalan 表示：“这一突破改变了透明导电材料的游戏规则，使我们能够克服多年来阻碍深紫外设备性能的限制。”
贾兰解释说，这项工作不仅展示了深紫外光谱中前所未有的透明度和导电性的结合，而且为能够在最苛刻的环境下运行的高功率和光电设备的创新铺平了道路。
这项研究的第一作者是贾兰实验室的化学工程和材料科学博士生刘凤登和杨志飞，他们表示，他们证明了这种材料的性能对于这些电子应用来说几乎完美得令人难以置信。他们进行了多次实验，消除了材料中的缺陷，以提高其性能。
“通过详细的电子显微镜，我们发现这种材料很干净，没有明显的缺陷，这揭示了如果缺陷得到控制，氧化物基钙钛矿作为半导体的威力有多大，”该论文的资深作者、明尼苏达大学化学工程与材料科学系 Ray D. 和 Mary T. Johnson 主席兼教授 Andre Mkhoyan 说。
除了 Jalan、Liu、Yang 和 Mkhoyan 之外，该团队成员还包括明尼苏达大学化学工程与材料科学系的 Silo Guo，以及加州理工学院应用物理与材料科学系的 David Abramovitch 和 Marco Bernardi。
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