Vật liệu bán dẫn hấp thụ và phát xạ ánh sáng hiệu quả hơn

Khác với silicon – vốn là nền tảng của hầu hết chip hiện nay – GeSn có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng và ngược lại với hiệu suất cao hơn. Điều này đặc biệt quan trọng cho các thiết bị quang điện tử như bộ xử lý tốc độ cao, cảm biến y tế, hay hệ thống truyền dữ liệu bằng ánh sáng.

Trước đây, giới nghiên cứu chỉ dừng lại ở lý thuyết vì germanium và thiếc gần như không phản ứng với nhau trong điều kiện bình thường. Việc tổng hợp thành công GeSn được xem là “gần như bất khả thi”.

Điều kiện cực hạn mở đường cho đột phá

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Edinburgh đã tìm ra cách: nung hỗn hợp germanium và thiếc ở nhiệt độ trên 1200°C, đồng thời đặt dưới áp suất tới 10 gigapascal – gấp 100 lần áp suất đáy vực Mariana.

Kết quả là các hợp kim GeSn ổn định ở nhiệt độ và áp suất phòng, có thể hoạt động như một bán dẫn thực thụ. Đây không chỉ là một vật liệu đơn lẻ, mà là cả một họ hợp kim mới.

Hợp tác quốc tế và triển vọng ứng dụng

Công trình được công bố trên Journal of the American Chemical Society, với sự tham gia của nhiều viện nghiên cứu châu Âu như GFZ Helmholtz Centre, Đại học Lille, Grenoble Alpes, Bayreuth và cơ sở Synchrotron châu Âu.

Tiến sĩ George Serghiou, trưởng nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh:

“Công trình này mở ra con đường thiết kế vật liệu mới, hướng tới giải quyết nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của các thiết bị điện tử và trung tâm dữ liệu, bằng cách tận dụng ánh sáng để nâng cao hiệu suất.”

Nếu được thương mại hóa, GeSn có thể trở thành nền tảng cho thế hệ chip và thiết bị quang điện tử mới: nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, và thân thiện hơn với hạ tầng dữ liệu toàn cầu.