Model til forståelse af elektriske komponenters egenskaber

Friday 29 May 20

Contact

Mads Brandbyge
Professor
DTU Physics
+45 45 25 63 28
Et nyt forskningsprojekt støttet af Det Frie Forskningsråd skal forbedre og udvikle elektriske komponenter egenskaber på atomar skala.

Der er en rivende udvikling inden for brugen af lavenergistråling i TeraHertz (THz) “gabet” mellem mikrobølger og varmestråling. Med THz-stråling kan man lave korte THz-laserpulser, der kan afdække, hvordan elektroner opfører sig i materialer og systemer – helt ned på nanometer skala.

Mads Brandbyge, der er professor på DTU Fysik har lige modtaget en bevilling på næsten 3 millioner fra Det Frie Forskningsråd til at udvikle en teori, der kan forbedre udviklingen på området.

Når man udvikler nye materialer og komponenter i form af atom-tynde lag, er det vigtigt at kende til defekterne for at materialerne fungerer optimalt

Når man undersøger et materiales egenskaber med korte pulser af THz stråling genererer de vekselstrømme, som kan detekteres, og målingerne indeholder information om elektronspredningen, og dermed kan man også identificere defekterne.

Dog kræver det en kvantemekanisk teori, som helst ikke skal afhænge af for mange parametre, hvis man skal blive klogere på eksperimenterne og målingerne.  Og Mads Brandbyge fra DTU Fysik har lige modtaget en bevilling på næsten 3 millioner til at udvikle den teori.

”Teorien halter efter udviklingen af de mange nye THz teknikker. Der mangler en teori, der kan forbinde målingerne med den underliggende spredning af elektronerne, og som kan forudsige, hvordan forskellige defekt-typer på atom-skala giver udslag i THz målingerne”, fortæller Mads Brandbyge, der er professor på DTU Fysik. 

”Vi skal opbygge en grundlæggende forståelse af sammenhængen imellem defekter på atomar skala, og det man måler. Vi vil gerne vide, hvilke defekter som giver hvilke udslag i THz målinger. Forstår vi først hvilke defekter som spreder, så kan vi finde ud af, hvad der skal optimeres, når materialerne bliver fremstillet. Det, vi vil med dette projekt, er at udvikle den teori”.

Graden af perfektion på atomar skala er afgørende for elektron transport i materialet. Hvis der er defekter i strukturen, det kan for eksempel være korngrænser eller urenhedsatomer, så spreder de elektronerne og materialet bliver mindre effektivt. Derfor er elektroners spredning afgørende for materialers elektriske egenskaber og effektivitet. Det kan for eksempel være, hvor hurtig en transistor man kan lave, eller hvor meget energi den bruger.

Overordnet set kan en dybere forståelse og udvikling af komponenter, som opererer på THz skala, altså, ”lys-bølge-elektronik”, åbne for utallige anvendelser. Og nye 2D-materialer har potentiale i mange retninger relateret til elektrontransport.

Man kan for eksempel gøre elektronik hurtigere og mere energi-økonomisk. Det kan være solceller, der bliver mere effektive, eller man kan lave ultra-små elektroniske sensorer til biologiske markører for sygdomme. 

DTU Fysik og DTU Fotonik er blandt de førende, når det kommer til at undersøge elektrisk ledningsevne i 2D-materialer med THz lys. Men der mangler en grundlæggende forståelse af sammenhængen imellem defekter på atomar skala, og det man måler. 

”Vi vil gerne vide hvilke defekter som giver hvilke udslag i THz målinger. Forstår vi hvilke defekter som spreder, ved vi også hvad der skal optimeres, når materialerne bliver fremstillet”, fortæller Mads Brandbyge.

News and filters

Get updated on news that match your filter.
https://www.cmr.healthtech.dtu.dk/news/Nyhed?id=%7BB7F6385F-11EE-483A-BC5E-29BC46DD0B81%7D
15 JULY 2020