两种绝缘材料结合——制造更高效的功率晶体管

材料牛注：正如番茄和鸡蛋的结合可以使营养升值，成就一道佳肴，作为绝缘体的钛酸锶（STO）和钛酸钕（NTO）结合可以使功率晶体管的电导率得到有效提高。

工程师们发现，两种特有的氧化物基材料结合可以使材料具有高导电性，这无疑是未来电子产品的福利——不需繁杂的能量供给就可以使笔记本电脑、电子汽车、家用电器的功率更高。美国物理研究所的APL Materials杂志对该研究进行了报道。

该研究团队由Berardi Sensale-Rodriguez（Utah大学的电子与计算机工程助理教授）和Bharat Jalan（Minnesota大学的化学工程与材料科学助理教授）领导。他们透漏，当钛酸锶（STO）和钛酸钕（NTO）两种氧化物相互作用时，原子之间的键以一种特殊的方式排列，产生很多自由电子（产生电子的数量是半导体产生电子数量的上百倍），从而形成电子流。“它的导电性是硅（经常被用在电子器件中的材料）的5倍”，Sensale-Rodriguez说。而STO和NTO本身是绝缘体。“通过材料优化生长的方法也许可以将材料的电导率提高一个数量级，”Jalan说，“我们很可能制造出高效、低能的氧化物电子产品”。

Sensale-Rodriguez说，这种创新可以使电视机、冰箱和手持设备的电源供应器更加有效，从而使功率晶体管（在电子设备中调节电流的装置）的性能得到很大提高。目前，电子产品制造商使用氮化镓作为电源和其他携带大电流的电子产品中的晶体管材料。但是氮化镓已经被开发利用了很多年，可能不能用它做出更有效的晶体管。该研究团队的发现中，STO和NTO之间的界面的电导率至少和氮化镓的电导率相当，在将来的电导率很可能更高。

用这种方法制造的功率晶体管有更加有效的电源供给，从而使得电子装置更小。例如，笔记本电脑可以摆脱笨重的外部电源供应。同时，像空调这样消耗很多电力的大型电器可以省电。由于能耗（能耗一般消散成热）少了，电器运行时的温度将会比之前的温度低，Sensale-Rodriguez说。他还认为，如果更多的电子产品的晶体管使用这种材料，会为国家省下大量电力。

“通过这种方式提高功率晶体管的效率，与功率电子学是完全不同的两条路，结果很让人兴奋，”Sensale-Rodriguez说，“但我们仍需做进一步的研究。”

参考原文链接：Engineers discover highly conductive materials for more efficient electronics

本文由编辑部王旗提供素材，朱晓秀编译，点我加入材料人编辑部。

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