兩種絕緣材料結合——制造更高效的功率晶體管

材料牛注：正如番茄和雞蛋的結合可以使營養升值，成就一道佳肴，作為絕緣體的鈦酸鍶（STO）和鈦酸釹（NTO）結合可以使功率晶體管的電導率得到有效提高。

工程師們發現，兩種特有的氧化物基材料結合可以使材料具有高導電性，這無疑是未來電子產品的福利——不需繁雜的能量供給就可以使筆記本電腦、電子汽車、家用電器的功率更高。美國物理研究所的APL Materials雜志對該研究進行了報道。

該研究團隊由Berardi Sensale-Rodriguez（Utah大學的電子與計算機工程助理教授）和Bharat Jalan（Minnesota大學的化學工程與材料科學助理教授）領導。他們透漏，當鈦酸鍶（STO）和鈦酸釹（NTO）兩種氧化物相互作用時，原子之間的鍵以一種特殊的方式排列，產生很多自由電子（產生電子的數量是半導體產生電子數量的上百倍），從而形成電子流。“它的導電性是硅（經常被用在電子器件中的材料）的5倍”，Sensale-Rodriguez說。而STO和NTO本身是絕緣體。“通過材料優化生長的方法也許可以將材料的電導率提高一個數量級，”Jalan說，“我們很可能制造出高效、低能的氧化物電子產品”。

Sensale-Rodriguez說，這種創新可以使電視機、冰箱和手持設備的電源供應器更加有效，從而使功率晶體管（在電子設備中調節電流的裝置）的性能得到很大提高。目前，電子產品制造商使用氮化鎵作為電源和其他攜帶大電流的電子產品中的晶體管材料。但是氮化鎵已經被開發利用了很多年，可能不能用它做出更有效的晶體管。該研究團隊的發現中，STO和NTO之間的界面的電導率至少和氮化鎵的電導率相當，在將來的電導率很可能更高。

用這種方法制造的功率晶體管有更加有效的電源供給，從而使得電子裝置更小。例如，筆記本電腦可以擺脫笨重的外部電源供應。同時，像空調這樣消耗很多電力的大型電器可以省電。由于能耗（能耗一般消散成熱）少了，電器運行時的溫度將會比之前的溫度低，Sensale-Rodriguez說。他還認為，如果更多的電子產品的晶體管使用這種材料，會為國家省下大量電力。

“通過這種方式提高功率晶體管的效率，與功率電子學是完全不同的兩條路，結果很讓人興奮，”Sensale-Rodriguez說，“但我們仍需做進一步的研究。”

參考原文鏈接：Engineers discover highly conductive materials for more efficient electronics

本文由編輯部王旗提供素材，朱曉秀編譯，點我加入材料人編輯部。

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