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Hexagonales Bornitrid: scheint das bevorzugte Material für 5 g HF-Schalter zu sein

Jun 22, 2020

Eine dünne Schicht aushexagonales Bornitridbefindet sich zwischen den Goldelektroden, die als Schalter zur Übertragung von 5 g oder noch höheren Frequenzen verwendet werden können.

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Die Ingenieure in Texas entwarfen einen speicherähnlichen, nichtflüchtigen, hexagonalen 2D-Bornitrid-2D-Schalter.

Zweidimensionale Materialien atomarer Ordnung sind in vielerlei Hinsicht nützlich, aber bis vor zwei Jahren dachte niemand, sie könnten bessere Speichergeräte herstellen. Deji akinwande, Jack Lee und ihr Team von UT Austin haben es ausprobiert. Es stellt sich heraus, dass das Halten eines 2D-Materials wie Molybdändisulfid zwischen zwei Elektroden einen Speicher erzeugt - ein Gerät mit zwei Anschlüssen, das Daten durch Ändern des Widerstands speichert. In ihrem Forschungsbericht letzte Woche haben sie eine sehr wichtige mögliche Anwendung dieser&"Atomwiderstände GG" gezeigt. - Analoge HF-Schalter, die zukünftig für 5g- oder sogar 6G-Funkgeräte geeignet sind.

Mobilfunk macht viel Konvertierung. Sie müssen zwischen verschiedenen Frequenzen umschalten, um Interferenzen zu vermeiden, und zwischen Signalen verschiedener Phasen, um den Datenstrahl zu steuern. Der HF-Schalter ist eine Art Gerät mit hohen Anforderungen, das eine Kombination von Eigenschaften erfordert, die schwer zu erhalten sind. Schnelle Schalter, niedriger Widerstand, hohe Impedanz, geringe Leckage, die in den heutigen Schaltern von&nicht verfügbar sind, sollten ohne Stromversorgung an Ort und Stelle bleiben. Wenn Sie den Funkschalter nicht einschalten, kann ein batterieabhängiges Internet-of-Things-System länger halten. Dies kann der neue Atomwiderstandsschalter im Nanomaßstab jetzt nicht nur für eine Frequenz von 5 g, sondern auch für die mögliche Frequenz von 6 G in der Zukunft.

Ein Memristor besteht normalerweise aus zwei Elektroden, die in einer Isoliermaterialsäule angeordnet sind, beispielsweise einem Oxidmaterial. Das Gerät wird in einem hochohmigen Zustand gestartet, um zu verhindern, dass Strom fließt. Wenn die Spannung jedoch ausreichend erhöht wird, wird Sauerstoff aus dem Oxid herausgedrückt, um einen leitenden Kanal zu bilden. In diesem Zustand ist das Gerät jetzt sehr einfach durch den Strom zu leiten. Eine Hochspannung in die entgegengesetzte Richtung bringt Sauerstoff wieder an seinen Platz und stellt seinen Widerstand wieder her.

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Eine Schicht aus hexagonalem Bornitrid bildet einen nanoskaligen Schalter.

Da es im zweidimensionalen Halbleiter keine vertikale Dimension gibt, um einen leitenden Pfad zu bilden, geschieht dies nicht. Im Gegensatz dazu stellte das Team von akinwande&fest, dass einige natürlich vorkommende Defekte in einem zweidimensionalen Materialgitter diesen Effekt hervorrufen können. Diese Defekte sind das Fehlen von Atomen. Im Allgemeinen ist der Widerstand zweidimensionaler Materialien sehr hoch, aber wenn genügend Spannung vorhanden ist, bewegt sich das Goldatom auf der Elektrode vorübergehend in den Spalt, wodurch die Materialien Leitfähigkeit aufweisen.&"Grundsätzlich ist es&wie Airbnb, GG"; sagte Akinwande. Sie vermieten gerade, eine starke Sperrspannung wird die Goldklasse verdrängen.

Die Atomreaktion wurde zuerst mit Molybdändisulfid als zweidimensionalem Material entdeckt. Bei HF-Schaltern muss das Signal beim Ausschalten jedoch stark blockiert sein.&"Was Sie wirklich brauchen, ist ein Isolator, GG". Das Team und seine Mitarbeiter an der Universität Lille wandten sich daher dem hexagonalen Bornitrid (hBN) zu, einem zweidimensionalen Isolator, der umfassend untersucht wurde.

Akinwande:" normalerweise verwenden Menschen, die hBN verwenden, mehrere Schichten." Im Laufe der Zeit gelang es seinem Team jedoch, Schalter aus 0,3 Nanometer dicken Materialschichten herzustellen." Die Menschen sind von diesem Ergebnis schockiert." Der Schlüssel ist, dass das hBN nicht mit Defekten hergestellt werden kann, die groß genug sind, damit der Strom durchfließen kann.&Zitat: Es muss fast perfekt sein.

Der Hauptvorteil des HF-Schalters ist seine Grenzfrequenz. Es ist eine Kombination aus Einschaltwiderstand und Ausschaltkapazität. Bei einem guten Schalter sollten beide niedrig sein. Der Hertz-Wert der Grenzfrequenz zeigt an, dass das Gerät eine gute Wahl für HF-Schalter ist. Das experimentelle hBN-Gerät erreicht 129 Terahertz. Im Rahmen des Tests verwendete das Team eine Trägerfrequenz von 100 Gigahertz, um Echtzeit-HD-Videos mit 8,5 Gigahertz pro Sekunde zu übertragen. Sie sagten, dass diese Frequenz ausreicht, um die Anforderungen von 5g-Streaming-Medien zu erfüllen. Bei dieser Datenrate können Sie in wenigen Sekunden mehrere Filme herunterladen. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Electronics.

Für eine Frequenz von 5 g untersucht akinwande die Kommerzialisierung, um nanoskalige Schalter weiterzuentwickeln. Obwohl die Vorrichtung auf einem Diamantsubstrat unter Verwendung von Goldelektroden demonstriert wurde, sagte Akinwande, dass der Prozess zur Herstellung dieser HF-Schalter mit dem von der Gießerei verwendeten CMOS-Prozess kompatibel sei. Er weist darauf hin, dass mehrere Universitäten und TSMC-Studien gezeigt haben, dass hBN und Silizium zusammen integriert werden können.

Für 6G-Frequenzen, die Frequenzen im Terahertz-Bereich (300 bis 3000 GHz) umfassen sollen, plant das UT Austin-Team neue Labormessungen.