Nitruro di gallio silicio del futuro

La scorsa settimana, Anker ha debuttato un piccolo nuovo power brick, accreditando le sue piccole dimensioni con il componente che usa al posto del silicio: il nitruro di gallio (GaN). 

È l'ultimo esempio della crescente popolarità di questo materiale trasparente simile al vetro che un giorno potrebbe slegare il silicio e ridurre il consumo energetico in tutto il mondo.

Nitruro di gallio silicio del futuro

Per decenni il silicio è stato la spina dorsale del settore tecnologico, ma stiamo "raggiungendo un limite teorico su quanto può essere migliorato", afferma Danqing Wang, un dottorando dell'Università di Harvard che conduce la ricerca GaN.

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Tutti i materiali hanno una "banda proibita", che è legata al modo in cui possono condurre l'elettricità.

GaN ha un band gap più ampio rispetto al silicio, il che significa che può sostenere tensioni più elevate di quelle del silicio può sopravvivere, e la corrente può correre attraverso il dispositivo più rapidamente, dice Martin Kuball, un fisico dell'Università di Bristol che conduce un progetto su GaN in elettronica di potenza.

Fig.1

Di conseguenza, l'elettronica GaN è molto più efficiente delle loro controparti al silicio e perde meno energia.

"Puoi rendere le cose molto piccole, o puoi imballare più GaN nella stessa area", le prestazioni sono migliori, dice Wang.

E quando perdi meno energia, non solo puoi ridurre i dispositivi di ricarica, ma puoi anche usare meno energia in primo luogo.

Secondo Kuball, la sostituzione di tutta l'elettronica corrente con GaN potrebbe potenzialmente ridurre l'uso di energia del 10 o 25 percento.

Inoltre, poiché il GaN può sopravvivere a temperature più elevate rispetto al silicio, utilizzarlo può influenzare il design in ambienti più complicati.

Al momento, i componenti elettronici di un'auto sono montati lontano dal motore per evitare che si surriscaldino, afferma Kuball.

Fig.2

GaN cancella questo vincolo e potrebbe aprire nuove possibilità che cambiano il modo in cui le auto vengono progettate in futuro.

Il materiale è stato a lungo dominante in un'altra area: laser e fotonica.

GaN è uno dei pochi materiali a emettere luce blu; è utilizzato nei Blu-ray per rendere possibile la lettura del disco. È anche usato frequentemente nei LED.

Il team di Wang sta facendo piccoli laser GaN delle dimensioni di un micron - che è 1/100 delle dimensioni di un capello umano e troppo piccoli per essere visti ad occhio nudo - che possono essere utilizzati nei microscopi per rendere la ricerca più precisa.

Fotonica a parte, perché non abbiamo ancora sostituito il silicio con GaN?

"Il silicio è molto maturo", afferma Kuball.

"Le persone sono abituate e lo fanno da molto tempo, e ovviamente ciò che si trova quando si introduce un nuovo tipo di materiale o elettronico è che è necessario continuare a testarlo per affidabilità."

GaN non è un materiale perfetto o, aggiunge Wang, perché alcuni metodi di coltivazione possono causare difetti che lo rendono meno efficace.

Fonte: THE VERGE