Изоляторы это: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

Керамические изоляторы как элемент дизайна.

сегодня: %d %M %h~:~%m

Керамические изоляторы выполняют простую функцию — они являются несгораемым основанием для прокладки электрических проводов открытым способом. Для такого монтажа используется витой ретро провод, который своими витками закрепляется на изоляторе.  На поворотах, а также при выходе из розетки или выключателя, провод дополнительно закрепляется на изоляторе (обвязывается) хомутом или проволокой.

 

 Керамические изоляторы как элемент дизайна.

Сейчас не начало двадцатого века, когда вся электропроводка делалась исключительно на изоляторах. Сегодня это элемент стиля — винтажная электропроводка, которая вносит изюминку в интерьер помещения, делая обычные функциональные элементы настоящим украшением.  Конечно для такого решения понадобятся качественные изделия с эстетичным внешним видом, поэтому мы рекомендуем керамические изоляторы Bironi.

Особенно приятно то, что ни в чем не уступая изделиям таких иностранных грандов как Fontini или Gambarelli, они стоят в 5-7 раз дешевле!

  • Открытая проводка с помощью витого провода и керамических изоляторов

Этот способ небезосновательно считается самым эстетически выразительным. Сейчас нет необходимости самостоятельно скручивать толстый многожильный медный провод и искать керамические изоляторы на антикварных рынках.

В ассортименте ведущих зарубежных компаний, осуществляющих продажу электроустановочных изделий, есть изготовленные «под старину» выключатели, керамические изоляторы, фарфоровые евроролики различного оформления и цветов, а также  двух- и трехжильный

провод.

Мы рекомендуем обратить ваше внимание на продукцию компаний BIRONI (Россия). Розетки и выключатели, выполненные для наружной установки, могут быть объединены с помощью двух и трехместных рамок.

  • При креплении керамических роликов следует выдерживать определенные расстояния. От края электроустановочных изделий (розетки/выключателя), а также распределительной коробки отступ должен составить порядка 4-5 сантиметров.
    При горизонтальном расположении провода шаг установки изоляторов не может быть более 45 сантиметров. При  вертикальном расположении провода – не более 50 сантиметров. При повороте провода используются два изолятора, смонтированных под углом в 45 градусов.
  • Во избежание излишнего натяжения проводов, в местах расположения изоляторов, розеток, выключателей их рекомендуется перевязывать. Для перевязывания проводов можно использовать ненужную тканевую оплетку.
  • Допустима комбинация проводки витым способом и с использованием кабель-каналов. При этом горизонтальный провод прокладывается в коробах вдоль пола/потолка, а вертикальный (к электроустановочным изделиям) – с помощью витого провода.

Керамические изоляторы — это один из видов технической керамики, который зачастую используется в качестве электроизоляционных материалов в деталях и узлах промышленного оборудования.

Производство фарфоровых изоляторов, стоимость которых компенсируется достойными эксплуатационными характеристиками, подразумевает применение современных технологий и исключительно качественных материалов. Благодаря этому цена на фарфоровые изоляторы является абсолютно оправданной. Подобные изделия обладают следующими преимуществами:

  • Высокая механическая прочность и твердость.
  • Не подвергаются при разрядах разрушению и обуглению.
  • Устойчивы к воздействию грызунов и других животных.
  • Пригодны для эксплуатации в условиях экстремальных изменений температур, а также влажной, соленой и запыленной среды.
  • Высокая температурная устойчивость;
  • Высокая устойчивость к износу;
  • Высокие диэлектрические характеристики;
  • Физическая стабильность керамических изоляторов;
  • Большой срок службы.

Благодаря удачно подобранным по цвету ретро провода и изоляторов вы можете создать  неповторимый дизайн в вашем доме независимо от того современный у вас стиль или под старину.

 

Цена на изоляторы ИТ, А-632, ОФП-2, РО-1, РШ-4

Изоляторы ИТ (такелажные) изготавливаются из фарфора – отражающего материала светлого цвета, получаемого в результате высокотемпературной обработки керамической массы. Главное преимущество фарфоровых изоляторов, это высокая твердость, прочность, термостойкость и антикоррозионная устойчивость.

Изоляторы фарфоровые начали производить и применять более 100 лет назад. И несмотря на появление более современных аналогов, такие как стеклянные и полимерные изоляторы, фарфоровые изоляторы до сих пор пользуются большим спросом, обусловлено это как из-за низкой стоимости так и незаменимости в некоторых областях применения.

В зависимости от того, где расположены токоведущее части — изоляторы делятся на подвесные, проходные и опорные. Все они представлены на нашем сайте. В зависимости от конструктивных особенностей изоляторы так же делятся на — стержневые, штыревые и тарельчатые. В зависимости от установки — изоляторы делятся на линейные, стационарные и линейные.

Универсальной классификацией для всех изоляторов обозначают по классу напряжения, на которое они рассчитаны. Сегодня производится более 300 типов фарфоровых изоляторов.

Несмотря на пребывание на рынке уже в течение 8 лет полимерных изоляторов, железнодорожники, как правило, отдают предпочтение испытанным временем традиционным изоляторам, изоляторам фарфоровым. В заключении можно сказать, фарфоровые изоляторы — первая изоляция линий электропередач.

Компания Технолог предлагает вам купить такелажные изоляторы ИТ, отвечающие всем современным техническим стандартам и требованиям. Для заказа по выгодной для вас цене, звоните:

+7(499)290-30-16

Цена на Изоляторы ИТ, А-632, ОФП-2, РО-1, РШ-4 указана из расчета оптового или мелкооптового объема покупки. При розничных заказах возможно увеличение цены от 5% до 15%. Купить Изоляторы ИТ, А-632, ОФП-2, РО-1, РШ-4 могут юридические лица путем запроса счета и безналичной оплаты. Физические лица оплачивают выставленный счет через Сбербанк. Изоляторы ИТ, А-632, ОФП-2, РО-1, РШ-4 является стандартной складской позицией. Срок поставки обычно не превышает 1-3 дня с момента оплаты. Запросить сертификат, отказное письмо или технические характеристики на Изоляторы ИТ, А-632, ОФП-2, РО-1, РШ-4 можно отправив отдельный запрос на почту [email protected] Отгрузка продукции осуществляется с центрального склада (Москва, Медведково). Возможна доставка по Москве, Московской области и отправка в регионы России.

 

 

Оформить заказ Вы можете любым удобным способом:

по телефонам: (499) 290-30-16 (мнгк), (495) 973-16-54, 740-42-64, 973-65-17

по e-mail: [email protected]

Керамические и пластиковые ретро изоляторы с доставкой по России


Керамические изоляторы для открытой проводки предназначены для установки витого кабеля как в деревянном доме, в частном доме, так и в прочих интерьерах. Данные изоляторы представлены в пластиковом и керамическом исполнениях. Оба вида изоляторов изготовлены по государственным стандартам и имеют соответствующие сертификаты.


 

Сортировка: Без сортировкиПопулярныеНовинкиСначала дешевлеСначала дорожеПо размеру скидкиВысокий рейтингНазванию, по возрастаниюНазванию, по убыванию

Всего найдено: 35

Пластиковые изоляторы в стиле ретро. Универсальные.

Керамические изоляторы для открытой ретро проводки. Одинарные. Без шурупа.

Керамические изоляторы для открытой ретро проводки. Одинарные. Без шурупа.

Пластиковые изоляторы в стиле ретро. Универсальные.

Пластиковые изоляторы в стиле ретро. Универсальные.

Квадратные керамические изоляторы из керамики (белые, без шурупа)

Керамические изоляторы для открытой ретро проводки. Одинарные. Без шурупа.

Керамические изоляторы для открытой ретро проводки. Одинарные. Без шурупа.

Керамические изоляторы для открытой ретро проводки. Одинарные. Без шурупа.

Изоляторы для ретро проводки

Ретро – это очень популярный стиль интерьера. Его особенность – использование винтажных элементов при оформлении помещений. Один из них – ретро электрика. Для её создания необходимо приобрести изоляторы под старину. В этом поможет интернет-магазин «Ретро-Вкус». В нашем каталоге вы найдёте всё необходимое для создания открытой проводки в винтажном стиле.

Что собой представляют ретро изоляторы?

Установка такой электрики производится открытым способом. Это означает, что все компоненты проводки будут на виду. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы изделия не только справлялись с возложенными на них функциями, но и обладали эстетичным внешним видом, гармонирующим со стилем интерьера.

Крепление кабеля обеспечивается непосредственно к стенам и потолку. И для фиксации проводки нужны ретро изоляторы. Купить их вы сможете в нашем магазине. Эти изделия имеют характерную форму, напоминающую в сечении восьмёрку. Изготавливаются они из различных материалов. Наиболее популярными являются изделия из

  • керамика,
  • пластмасса.

Изделия крепятся к поверхности, после чего провод надевается на головку изолятора. При обустройстве проводки, на изолятор возложена очень важная задача – обеспечить высокий уровень пожарной безопасности. Именно поэтому, собираясь изоляторы для ретро проводки купить, нужно особое внимание уделить качеству таких элементов. Они должны иметь отличную механическую прочность, быть устойчивыми к температурным воздействиям и обладать устойчивостью к коррозии. Кроме того, качественная продукция имеет длительный срок службы.

Как выбрать изоляторы для ретро проводки?

Приобретать такие опорные элементы следует с учётом характеристик кабеля и частотой шагов монтажа. Основное различие заключается в размере верхней части, которая может быть большего или меньшего диаметра. Если для создания проводки предусмотрен двухжильный кабель, то покупать можно любые изоляторы. Если же провод трёхжильный, то стоит отдать предпочтение изделиям с большим диаметров верхней части.

Также декоративные изоляторы могут быть одинарными (одна головка) и двойными. Представлены они в широком ассортименте цветовых решений. Интернет-магазин «Ретро-Вкус» предлагает вам выбрать изоляторы нужной вам расцветки и в любом количестве. Мы гарантируем высокое качество, гибкую систему оплаты и быструю доставку.
 


Остались вопросы?

  • Звоните: 8-499-394-0588 / 8-925-619-6008
  • Пишите на почту: [email protected]
  • Общайтесь с нами через WatsApp: 8-925-619-6008

Мы работаем: Понедельник-Пятница с 9.15 до 17.45. Суббота и Воскресенье- выходной.

Заказы через сайт и ваши обращения на почту или в мессенджер принимаются круглосуточно!


 

Новые высокомощные волоконные и free-space изоляторы LightComm с коммутируемой мощностью до 200 Вт

Для создания волоконных лазеров и усилителей с коммутируемой мощностью на уровне 200 Вт, используются специальные высокомощные компоненты: объединитель накачки, адаптеры поля моды, устройства отвода мощности, волоконные наконечники и изоляторы.

Оптический изолятор – это устройство, пропускающее излучение в прямом направлении, но не допускающее распространение в обратном. Обеспечивая защиту компонентов лазера от внешних помех и обратных отражений, они выполняют одну из важнейших функций в мощных лазерных системах, предотвращая нестабильную работу лазера или даже выход его из строя.

Принцип работы оптического изолятора основан на эффекте Фарадея – магнитооптическом эффекте, заключающимся во вращении плоскости поляризации света при его распространении сквозь вещество под действием магнитного поля.

Оптический изолятор состоит из:

  • входного поляризатора, пропускающего только линейно поляризованный свет
  • Фарадеевского вращателя с магнитом 
  • выходного поляризатора

Производством высокомощных оптических изоляторов, непременно используемых в волоконных лазерах и усилителях занимается компания LightComm. Продукция компании отличается:

  • Высокой степенью изоляции
  • Малыми вносимыми потерями
  • Высокими обратными потерями
  • Наличием версиями с сохранением и без сохранения поляризации
  • Версиями с любым типом волокна

 

Серия высокомощных изоляторов LightComm включает в себя:

1. High Power Isolator – стандартный высокомощный изолятор на длину волны 1310 нм или 1550 нм. 

 

 

 
   

Применяется в:

  • EDFA
  • Системах связи
  • Инструментах для тестирования

2. High Power In-line Isolators (HPIIT/HPIIF) – линейные изоляторы HPIIT 10 Вт, HPIIT 2 – 20 Вт, HPIIT 100 Вт и компактный изолятор HPIIF.  

Встроенные линейные изоляторы с волоконным вводом и выводом применяется в:

  • Волоконных лазерах и датчиках
  • Измерительных приборах
   
 

HPIIT — Вращатель – кристалл TTG

     

HPIIF — Вращатель Фарадея
Компактная версия, для работы с мощностями на уровне 2 Вт

3. High Power Expanded Beam Collimator (HPEC) – изолятор-коллиматор с расширением пучка до 200W NEW 


В данном устройстве отсутствует традиционный вращатель. Объединяет в себе функции изолятора и коллиматора – вывод излучения осуществляется в свободное пространство с расширением луча. 

4.  Нigh Power Free Space Isolator (HPFSI) – изолятор Free Space до 120W NEW


5. High Power Fiber In & Free Space Out Isolator (HPOI) – изолятор с волоконным вводом и выводом в свободное пространство до 120W NEW


6. High Power Expanded Beam Isolator (HPEI) – изолятор с расширителем пучка до 120W NEW

Ввод излучения осуществляется через волокно, вывод — в свободное пространство с расширением пучка.

Наиболее часто такие изоляторы используются для развязки каскадов или на выводе непрерывных или импульсных лазеров. Например, в импульсных иттербиевых волоконных лазерах производства Orion Laser (дочерняя компания LightComm) используется изолятор c расширением пучка HPEI:

       

 Ytterbium Pulsed Fiber Laser NFL-D20T

   

NFL-C 200W

В непрерывном волоконном иттербиевом лазере используется изолятор-коллиматор с расширением пучка HPEC с выводом в свободное пространство.  


10W CW Ytterbium Fiber Laser

АО «ЛЛС» является официальным дистрибьютором компании LightComm и представляет весь спектр ее продукции на территории РФ и стран СНГ. Мы предлагаем наиболее выгодные условия поставки продукции, полную техническую поддержку, а также поставку образцов. Получить дополнительную информацию вы можете, обратившись в нашу компанию.

Керамические изоляторы — Электроизоляционные материалы izotex.by

Керамические изоляторы –

это один из видов технической керамики, который зачастую используется в качестве электроизоляционных материалов в деталях и узлах промышленного оборудования. Изоляторы изготавливаются из кордиерита и стеатита.

Преимущества керамических изоляторов:

— Высокая температурная устойчивость;

— Высокая устойчивость к износу;

— Высокие диэлектрические характеристики;

— Физическая стабильность керамических изоляторов;

— Большой срок службы.

Применение изоляторов керамических:

— в корпусе низковольтового предохранителя;

— в трубках и корпусе высоковольтного предохранителя;

— в корпусе ставки плавких предохранителей;

— в изоляционных трубках;

— в корпусах термостатах;

— в керамике многоканальной;

— в патронах и цоколях ламп накаливания и галогеновых ламп.

Плоские керамические изоляторы

Плоские керамические изоляторы используются в керамических хомутовых нагревателях и керамических ленточных тэнах. Сегодня плоские керамические изоляторы наиболее распространены и используются в разных сферах и производственных процессах.  

Керамические изоляторы для клеммных колодок

Керамические изоляторы для клеммных колодок изготавливаются различных модификаций и служат в качестве диэлектрического корпуса в термостойких клеммных колодках. Применение изоляторов керамических для клеммных колодок распространено в производственной сфере, где важно электроподключение при высоких температурах.  

Керамические изоляторы для тэнов

Керамические изоляторы для ТЭНов служат диэлектрическими корпусами ТЭНов и нагревателей. Изоляторы имеют специальные отверстия для резистивных спиралей. Они используются в сухих тэнах и керамических воздушных тэнах.

 

 

Наименование материала 99 алюмооксидная
керамика
95 алюмооксидная
керамика
талькский
 фарфор
муллитовый
 фарфор
керамика
кордиерита
фарфор
диоксида циркония
Состав 99% Al2O3 95% Al2O3 MgO
Sio2
3Al2O3
3SiO3
2MgO
2Al2O3
5SiO2
ZrO2
физическая особенность Плотность g/cm3 3,9 3,6 2,8 3 2,5 6
коэффициент
водопоглощения
% 0 0 0 3 3 0
температура спекания 1700 1680 1350 1300 1350 1600
физическое свойство Твердость HV  1700 1500 800 1000 800 1300
прочность на изгиб Kgf/cm2 3500 3000 900 1100 900 11000
выдерживающее
давление
Kgf/cm2 30000 25000 0 6000 3500 25000
изломостойкость Mpa. m3/2 4 3-4  —  —  —
характеристика
тепловой энергии
Максимальная
рабочая температура
1500 1450 1100 1000 1000  —
коэффициент
теплового расширения
/℃ 8.0*10-6 8.0*10-6 6.0-10-6 6.0*10-6 4.0*10-6 9.5*10-4
0-1000 °C T(℃) 220 220 300 250 360
Теплостойкость   200 25 2,5 4,2 1,3 3
теплопроводность w/m.k 31,4 14  —  —  —  —
(25℃-300℃) 15,9
электрическая
характеристика
объемное
удельное сопротивление
Ω/cm2  —  —  —  —  —  —
20℃ >1012 >1012  >1012 >1012 >1012 >1012
100℃ >1012-1013 1012-1013 1010-1012 1010-1012 107*108  —
300℃ >1012 >1010 5*108  —  3*10-3 5*109
изоляционная
прочность на разрыв 
KV /mm 18 18 10 10 10  —
диэлектрическая постоянная  (E) 10 9,5 5,8 6 6  —
100MHz
тангенциальный диэлектрическая постоянная  (tg δ) 0. 4-10-3 0.4*10-3 0.4*10-3 0.4*10-3 0.4*10-3

 

Стеклянные и фарфоровые изоляторы — преимущества и недостатки

Для проведения сравнительного анализа электротехнических свойств стеклянных и фарфоровых  изоляторов, рассмотрим основные технические и технологические параметры каждого из этих материалов. Твердые силикатные стекла обладают обычно отличными  электроизоляционными свойствами и относятся к числу типичных диэлектриков. По механизму переноса электрического тока в веществе различают проводимость ионную и электронную. Подавляющему большинству силикатных стекол, как диэлектрикам, свойственна ионная проводимость. При анализе электрических свойств твердых стекол необходимо учитывать (кроме объемной) также и поверхностную электропроводность. Поверхностная проводимость имеет преобладающее значение в интервале температур ниже 100 – 120 С, когда на поверхности стекол существуют гидратные пленки. Относительная диэлектрическая проницаемость характеризует способность диэлектрика  снижать напряженность электрического поля по сравнению с вакуумом. Тангенс угла диэлектрических потерь определяет потери энергии в виде тепла при службе диэлектрика  в электромагнитном поле. Чем выше качество диэлектрика, тем меньше тангенс  угла диэлектрических потерь и удельная проводимость при  прочих равных условиях. Из механических свойств стекол различают прочность на разрыв, на сжатие, изгиб и кручение. Удельная прочность стекла в большей степени зависит от  размеров сечения образца (масштабный  фактор) от состояния поверхности  и режима термообработки (отжиг, закалка). Главные из термических свойств стекла – это термическое расширение, теплоемкость, теплопроводность и термостойкость.  Одно из замечательных свойств лучших силикатных стекол является высокая химическая  устойчивость к различным агрессивным средам.

Теперь  несколько слов о керамике (фарфоре). Керамика  это искусство и наука изготовления и использования твердых  изделий, которые состоят в основном из неорганических, неметаллических материалов, это фаянс, фарфор, огнеупоры, строительная керамика и эмали. Материалы, используемые для формирования керамических изделий характеризуются как размером частиц так и распределением их по размерам , что существенно влияет на свойства керамических материалов. В состав традиционных керамических масс входит глина, полевой шпат, и кварц. Глинистая составляющая играет роль хорошей формируемости масс и способствует образованию тонких пор и более или менее вязкой жидкости в процессе обжига.  Полевой шпат действует как плавень при температурах обжига керамики. Кварц при высоких температурах  образует высоковязкую жидкость.

Для изготовления электротехнических изделий применяются стеатитовые, форстеритовые и глиноземистые керамические материалы с низкими диэлектрическими потерями. Фарфоровые изоляторы используются для изоляции креплений проводов на воздушных линиях (ЛЭП) также в распределительных устройствах электростанций и подстанций.

Главным требованием при использовании высоковольтных изоляторов является частота постоянного и переменного тока, которая не должна превышать 100Гц, а напряжение электрического тока должно быть от 1000В и выше, а температурный диапазон работы изолятора – от – 60С до +50С.

Классификация стеклянных и керамических изоляторов производится по типу диэлектрика, используемого в производстве. Каждый класс содержит несколько подклассов:

Стеклянные – штыревые и подвесные

Керамические опорные и проходные, штыревые высоковольтные и низковольтные.

Стеклянные ПС, ПСВ, ПСД используются на воздушных линиях электропередач и распределительных устройствах при частоте тока не более 100гц и напряжении не выше 1000В.

Изоляторы ШС в отличии от предыдущих используются при напряжении –  10кВ и частоте тока 100гц. Эти изоляторы используются в суровых климатических условиях, расположенных на высоте до 1000м над уровнем моря.

При выборе марки штыревых изоляторов для ВЛЭП – 10 кВ надо учитывать совокупность ценовых, эксплуатационных и электротехнических свойств применяемых диэлектриков. Основные данные представлены в таблице:

   СТЕКЛО  ФАРФОР
Диелектрическая проницаемость 7. 2 7.0
Удельное объемное сопротивление 1014 Ом/м  1011 Ом/м
Удельное поверхностное сопротивление 1014 Ом  109  Ом
Тангенс угла диэлектрических потерь (при 20С) 0,027 0,02
Теплопроводность 0,92 вт\(м.С) 1,0-1,2вт \(мС)
Теплоемкость 0,84кдж\(кгС) 1,2-1,5кдж\(кгС)
Электрическая прочность     48  кв\мм 25-30 кв\мм
Плотность 2,47 г\см3 2,3-2,5г\см3
Предел прочности при растяжении 823 кгс\см2
Предел прочности при сжатии 9730 кгс\см2 9000кг\см2

На Российском рынке цена на фарфоровые изоляторы марки ШФ ниже, чем на изоляторы из стекла марки ШС.

Однако в эксплуатации стеклянные изоляторы имеют ряд неоспоримых преимуществ, таких как:

  1. Гарантированное отсутствие скрытых дефектов внутри  изоляционного тела, что исключает возможность возникновения токов утечки.
  2. Специальный контроль на величину угла поляризации проходящего света, позволяет гарантировать отсутствие внутренних напряжений и стабильные по всему объему изолятора электроизоляционные свойства, что недостижимо в керамических изоляторах.
  3. Прочность на скручивание стеклянных изоляторов в несколько раз превышает прочность фарфоровых.
  4. Стеклянные изоляторы не подвержены старению, так как в теле изолятора не появляются со временем микротрещины.
  5. Прозрачность стеклянных изоляторов дает возможность легкого визуального контроля его целостности. При выходе из строя изолятора поломку можно быстро идентифицировать, не прибегая к длительным отключениям линий и экономя на техническом обслуживании. В труднодоступных местах ВЛЭП контроль за целостностью стеклянных изоляторов может быть осуществлен с вертолета.
  6. Автоматизированное производство стеклянных изоляторов исключает возможность ошибок в работе персонала.
  7. Меньший вес стеклянных изоляторов и  большее их количество в стандартной упаковке позволяют экономить 20% стоимости транспортировки.

Таким образом, применение стеклянных изоляторов гарантирует снижение расходов при эксплуатации на осмотр и контроль воздушных линий электропередач, поиск пробоев и замену, вышедших из строя изоляторов. Кроме того отсутствие микротрещин в стеклянных изоляторах сводит к нулю возможность скрытых утечек тока на землю, что дает существенное снижение потерь электроэнергии в распределительных сетях. 

к.т.н    Сафронова В.Ю.

Изоляторы — обзор | ScienceDirect Topics

19.1 Почему графен?

Изоляторы обычно прозрачны, тогда как проводники, такие как металлы, непрозрачны, и они имеют отражающую поверхность. Высокая проводимость последнего обусловлена ​​подвижными делокализованными электронами, которые поглощают и переизлучают фотоны, что также приводит к зеркальному виду. Поэтому можно было бы считать концепцию прозрачных проводников парадоксальной; эти два свойства явно дополняют друг друга. Один из возможных способов обойти проблему непрозрачности — тот, который не особенно успешен с традиционными материалами — состоит в том, чтобы сделать листы металла настолько тонкими, чтобы через них могла проходить значительная часть падающих фотонов.В прошлом пытались сделать это с помощью напыления золотых пленок на прозрачные окна, но золотой оттенок делал их использование неблагоприятным в большинстве приложений, таких как панели дисплеев.

Другим вариантом может быть уменьшение сечения поглощения за счет уменьшения концентрации свободных носителей или, альтернативно, путем открытия запрещенной зоны, которая полностью подавляет основное поглощение, если энергетическая щель Eg>hcλ. Этот подход, как правило, выгоден, поскольку он позволяет увеличить подвижность носителей за счет более низкой вероятности рассеяния.Так обстоит дело, например, в легированных оксидах металлов и полупроводниках с промежуточной запрещенной зоной.

Некоторые оксиды металлов особенно интересны тем, что, учитывая их большую собственную ширину запрещенной зоны, они почти не поглощают свет в видимой части электромагнитного спектра и остаются таковыми даже при легировании до концентрации носителей, приближающейся к 10 20 /см 3 . Это позволяет проводимости в них достигать 10 2 –10 4 См·см − 1 , поэтому их также собирательно называют прозрачными и проводящими оксидами металлов (или просто ТСО).Оксид олова, легированный индием (ITO), остается наиболее важным из них, и он также используется во множестве современных приложений, включая панели дисплеев и солнечные элементы. Однако технологии развиваются, и совокупная стоимость владения постепенно устаревает. Это хрупкие материалы, которые относительно легко ломаются при изгибе, что подрывает их универсальное применение в следующем поколении носимых и гибких электронных устройств.

Частично из-за этих проблем, возникающих при использовании TCO, за последние 2 десятилетия материаловедение вернулось к исходной концепции чрезвычайно тонких и проводящих мембран.Это, казалось бы, противоречащее здравому смыслу развитие было первоначально стимулировано открытием наноматериалов, которые одновременно податливы и демонстрируют подвижность носителей на много порядков выше, чем обычные металлы. Возможно, самым существенным наноматериалом этого класса является графен толщиной всего в один атомный слой, но он сопровождается множеством противников, таких как случайные сети углеродных нанотрубок (УНТ) и металлических нанопроволок (м-ННК). Если рассматривать только кажущуюся толщину, последние два фактически аналогичны TCO с расстоянием от нижней до верхней поверхности 100–500 нм, но пористость в них делает оптическую толщину аналогичной толщине графена с несколькими слоями, что позволяет свету проникать. пройти через них беспрепятственно.

По данным Markets and Markets, глобальные продажи графена достигнут 78 миллионов долларов США в 2020 году, тогда как CNTs достигнут респектабельных 600 миллионов долларов США. По сути, все продажи графена распределяются между небольшими фирмами, такими как Graphene Supermarket, Graphene Square, Graphenea, Applied Graphene Materials и многими другими. УНТ — более зрелая технология, что также отражается на том, как они продаются. Финская нанотехнологическая компания Canatu разработала полный спектр прозрачных проводящих пленок (TCF) на основе одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT), которые включают датчики прикосновения, нагреватели, пленки экстремального ультрафиолета (EUV), электрохимические датчики и растягиваемые датчики прикосновения. Инжир.19.1). Еще одним крупным игроком на рынке тонких пленок CNT является компания CHASM Advanced Materials из США. С 2020 года они предоставляют сенсорные датчики на основе тонких пленок, напечатанных с использованием смеси УНТ и серебряных нанопроволок, а их программа продуктов также включает устройства для накопления энергии. Китайский телекоммуникационный гигант Huawei сразу заметил эту тенденцию и в 2013 году интегрировал сенсорный экран производства Foxconn Electronics (CNTouch, как его окрестили) в некоторые из своих бюджетных моделей Android-смартфонов.Apple Inc. получила патент на сгибаемый сенсорный экран на основе УНТ в 2016 году, но по состоянию на 2020 год УНТ не дебютировали ни в одном из их коммерческих продуктов.

Рис. 19.1. Прозрачный и гибкий сенсорный датчик на основе одностенных углеродных нанотрубок на пластиковой подложке.

Воспроизведено с разрешения http://canatu.com. Copyright Canatu Oy 2020.

Нет никаких разумных оснований полагать, что будущее графена будет сильно отличаться. Компания AirMembrane, дочерняя компания Национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST) в Цукубе, Япония, например, уже предоставляет гибкие сенсорные датчики на основе графена в полном размере A4, но по состоянию на конец 2020 года они не кажется, раскрывают цифры достоинств на своем веб-сайте.Они также кажутся довольно секретными в отношении методов их изготовления, но, по всей вероятности, ТХФ изготавливаются методом химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ), который, как будет более подробно обсуждаться в последующих параграфах, на данный момент остается довольно дорогостоящим и сложным для производства. крупномасштабное промышленное использование.

Основная цель этой главы — предоставить краткий обзор свойств, приложений и производства TCF на основе графена. Путешествие начнется с основ, и сначала мы погрузимся в макроскопическую теорию проводимости графена в части Транспорт в поликристаллическом графене .В следующей части оптоэлектрических характеристик графена проводится сравнение оптических и электрических характеристик графена с другими материалами TCF, включая в основном УНТ и TCO. Третья часть, Графен для приложений TCF , охватывает некоторые, но не почти все потенциальные приложения, тогда как четвертая часть, Улучшенный графен , продолжает обсуждение стратегий улучшения оптоэлектрических характеристик графена с использованием существующих и новых методов.Наконец, в последней части, Графен в тоннах , рассматривается производство графеновых ВТС, после чего приводится краткое изложение главы Выводы и перспективы на будущее .

Изоляторы – Электростатика – Содержание MCAT

Изоляторы — это материалы, в которых внутренний заряд не может свободно течь и, следовательно, не может проводить электрический ток в заметной степени при воздействии электрического поля.

Хотя идеального изолятора с бесконечным удельным сопротивлением не существует, такие материалы, как стекло, бумага и тефлон, имеют очень высокое удельное сопротивление и в большинстве случаев могут эффективно служить изоляторами.Точно так же, как проводники используются для передачи электрического тока по проводам, изоляторы обычно используются в качестве покрытия для проводов.

Изоляторы, как и проводники, имеют свои физические ограничения. При воздействии достаточного напряжения изолятор испытает то, что известно как электрический пробой, при котором ток внезапно проходит через материал, когда он становится проводником.

Диэлектрик представляет собой изолятор, который может быть поляризован электрическим полем, что означает, что это материал, в котором заряд не течет свободно, но в присутствии электрического поля он может сдвигать распределение заряда.Положительный заряд в диэлектрике будет мигрировать к отрицательной стороне приложенного поля, а отрицательный заряд сместится в другую сторону. Это создает слабое локальное поле внутри материала, которое противодействует приложенному полю. Различные материалы по-разному реагируют на индуцированное поле в зависимости от их диэлектрической проницаемости. Эта константа есть степень их поляризуемости (степень, до которой они становятся поляризованными).

 


Практические вопросы

 


Официальная подготовка MCAT (AAMC)

Карточки по химии онлайн Вопрос 10

 


Ключевые точки

• Изоляторы представляют собой материалы, в которых внутренний заряд не может свободно течь и, следовательно, не может проводить электрический ток в заметной степени при воздействии электрического поля.

• Диэлектрик – это изоляционный материал. С константой k, характерной для каждого типа материала.


Основные термины

Изолятор : вещество, не пропускающее тепло (теплоизолятор), звук (акустический изолятор) или электричество (электрический изолятор).

Диэлектрик : изоляционный материал или очень плохой проводник электрического тока

Удельное сопротивление  является мерой сопротивления определенного размера определенного материала электропроводности

Проводник : материал, содержащий подвижные электрические заряды

Ток: скорость прохождения электрического заряда через точку или область

Напряжение : электродвижущая сила или разность потенциалов, выраженная в вольтах

Электрическое поле: область вокруг заряженной частицы или объекта, в которой сила может действовать на другие заряженные частицы или объекты

Изоляторы для двумерной наноэлектроники: пробел для перемычки

  • Хафф, Х.Р. Интегральные схемы и нанотехнологии: исторический обзор. ECS Транс. 72 , 275–287 (2016).

    КАС Google ученый

  • Викридж И., Ганем Дж., Хосино Ю. и Тримейл И. Рост SiO 2 на SiC методом сухого термического окисления: механизмы. J. Phys. Д: заявл. физ. 40 , 6254 (2007 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Камата Ю.High-k/Ge MOSFET для наноэлектроники будущего. Матер. Сегодня 11 , 30–38 (2008).

    Google ученый

  • DelAlamo, JA Электроника нанометрового масштаба с полупроводниками из соединений III–V. Природа 479 , 317 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Gila, B.P. et al. Оксид гадолиния и оксид скандия: диэлектрики затвора для GaN MOSFET. Физ. Status Solidi (a) 188 , 239–242 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Ху, Дж., Сарасват, К.С. и Вонг, Х.-С. P. Регулировка высоты барьера Шоттки Metal/III-V для проектирования нелегированных контактов исток/сток полевого транзистора III-V. J. Appl. физ. 107 , 063712 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Чанг Л.и другие. Чрезвычайно масштабируемые кремниевые нано-CMOS устройства. Проц. IEEE . 91 , 1860–1873 (2003 г.).

  • Учида, К. и др. Экспериментальное исследование механизма переноса носителей в ультратонких КНИ n- и p-MOSFET с толщиной КНИ менее 5 нм, 47-50 (IEEE, IEDM 2002).

  • Schmidt, M. et al. Извлечение подвижности в КНИ МОП-транзисторах с толщиной корпуса менее 1 нм. Solid-State Electron 53 , 1246–1251 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Радисавлевич Б., Раденович А., Беривио Дж., Джакометти В. и Кис А. Однослойные транзисторы MoS 2 . Нац. нанотехнологии. 6 , 147–150 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Ли, Г.-Х. и другие. Гибкие и прозрачные полевые транзисторы MoS 2 на гексагональных гетероструктурах нитрид бора-графен. ACS Nano 7 , 7931–7936 (2013).

    КАС пабмед Google ученый

  • Чо, А.-Дж. и другие. Многослойный полевой транзистор MoS 2 с малым гистерезисом за счет использования атомно-слоевого осаждения Al 2 O 3 в качестве изолятора затвора. ECS Solid State Lett. 3 , Q67–Q69 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Guo, Y. et al. Захват заряда на границе MoS 2 -SiO 2 и его влияние на характеристики полевых транзисторов MoS 2 металл-оксид-полупроводник. Заяв. физ. лат. 106 , 103109 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Улучшенный гистерезис и надежность транзисторов MoS 2 с высококачественным CVD-выращиванием и инкапсуляцией Al 2 O 3 . IEEE Electron Device Lett. 38 , 1763–1766 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Смит, К., Сурьяванши С., Муньос-Рохо М., Теджарати А. и Поп Э. Низкая изменчивость в синтетических монослойных устройствах MoS 2 . ACS Nano 11 , 8456–8463 (2017).

    КАС пабмед Google ученый

  • Большаков П. и др. Улучшение характеристик транзистора MoS 2 с верхним затвором благодаря высокому качеству слоя Al 2 O 3 на обратной стороне. Заяв. физ. лат. 111 , 032110 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ляо, В., Вей, В., Тонг, Ю., Чим, В. К. и Чжу, К. Электрические характеристики и низкочастотный шум в гексагональных инкапсулированных нитрида бора транзисторах MoSe 2 с двойным затвором полевых транзисторов. Заяв. физ. лат. 111 , 082105 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Чанг Ю.-М. и другие. Обратимое и точно контролируемое легирование p/n-типа транзисторов MoTe 2 посредством электротермического легирования. Доп. Мать . 30 , e1706995, (2018).

  • Аджи, А. С., Солис-Фернандес, П., Джи, Х. Г., Фукуда, К. и Аго, Х. Высокомобильные транзисторы WS 2 , реализованные на основе многослойных графеновых электродов и применение в высокочувствительных гибких фотодетекторах. Доп. Весело. Мать . 27 , 1703448 (2017).

    Google ученый

  • Аллен А. и Кис А. Подвижности электронов и дырок в однослойном WSe 2 . ACS Nano 8 , 7180–7185 (2014).

    КАС пабмед Google ученый

  • Вуд, Дж. и др. Эффективная пассивация транзисторов с отслоившимся черным фосфором от деградации окружающей среды. Нано Летт. 14 , 6964–6970 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Ким, Ж.-С. и другие. К стабильным на воздухе многослойным фосфореновым тонким пленкам и транзисторам. науч. 5 , 1–7 (2015).

    Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Долговременная стабильность и надежность полевых транзисторов с черным фосфором. ACS Nano 10 , 9543–9549 (2016).

    КАС пабмед Google ученый

  • Гейм А., Григорьева И. Гетероструктуры Ван-дер-Ваальса. Природа 499 , 419–425 (2013).

    КАС пабмед Google ученый

  • АльМутаири, А.А., Чжао, Ю., Инь, Д. и Юн, Ю. Проект предела производительности германановых полевых транзисторов. IEEE Electron Device Lett. 38 , 673–676 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Bonaccorso, F. et al. Производство и обработка графена и 2d кристаллов. Матер.Сегодня 15 , 564–589 (2012).

    КАС Google ученый

  • Инглиш, К., Шайн, Г., Дорган, В., Сарасват, К. и Поп, Э. Улучшенные контакты для транзисторов MoS 2 путем осаждения металла в сверхвысоком вакууме. Нано Летт. 16 , 3824–3830 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Смит, К., Инглиш, К., Сурьяванши С. и Поп Э. Низкая изменчивость в синтетических монослойных устройствах MoS 2 . 2D Матер. 4 , 011009 (2017).

    Google ученый

  • Пей, Т. и др. Малослойные транзисторы SnSe 2 с высокими коэффициентами включения/выключения. Заяв. физ. лат. 108 , 053506 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Рой Т.и другие. Двойные затворы MoS 2 /WSe 2 Туннельные диоды и транзисторы Ван-дер-Ваальса. ACS Nano 9 , 2071–2079 (2015).

    КАС пабмед Google ученый

  • Wang, X. et al. Сегнетоэлектрический полевой транзистор для применения в энергонезависимой памяти с двумерными каналами MoS 2 . 2D Матер. 4 , 025036 (2017).

    Google ученый

  • Макгуайр, Ф.и другие. Устойчивое переключение менее 60 мВ/декада из-за эффекта отрицательной емкости в транзисторах MoS 2 . Нано Летт. 17 , 4801–4806 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Si, M. et al. Отрицательная емкость без гистерезиса MoS 2 транзисторов с крутым наклоном. Нац. нанотехнологии. 13 , 24–28 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Мохсин М.и другие. Модулятор электропоглощения с низкими вносимыми потерями на основе графена на волноводе КНИ. Опц. Экспл. 22 , 15292–15297 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Koppens, F. et al. Фотоприемники на основе графена, других двумерных материалов и гибридных систем. Нац. нанотехнологии. 9 , 780 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Гесс, Л.Х. и др. Массивы графеновых транзисторов для записи потенциалов действия электрогенных клеток. Доп. Матер. 23 , 5045–5049 (2011).

    КАС пабмед Google ученый

  • Лемме, М., Эхтермейер, Т., Баус, М. и Курц, Х. Устройство графенового полевого эффекта. IEEE Electron Device Lett. 27 , 1–12 (2007).

    Google ученый

  • Пан Ю.и другие. Почти идеальные подпороговые транзисторы MoS 2 с обратным затвором и оптимизированным сверхтонким диэлектрическим слоем HfO 2 . Нанотехнологии 30 , 095202 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Park, J.H. et al. Атомно-слоевое осаждение Al 2 O 3 на WSe 2 , функционализированном титанилфталоцианином. ACS Nano 10 , 6888–6896 (2016).

    КАС пабмед Google ученый

  • Li, W. et al. Однородные и сверхтонкие подзатворные диэлектрики с высоким значением κ для двумерных электронных устройств. Нац. Электрон. 2 , 563–571 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Чамлагаин, Б. и др. Термически оксидированный 2D TaS 2 в качестве диэлектрика под затвором с высоким κ для полевых транзисторов MoS 2 . 2D Матер . 4 , 031002 (2017).

  • Mleczko, M.J. et al. HfSe 2 и ZrSe 2 : двумерные полупроводники с собственными высоко- κ оксидами. науч. Доп. 3 , e1700481 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Лай, С. и др. Гибридная гетероструктура HfO 2 /HfS 2 , полученная управляемой химической конверсией двумерного HfS 2 . Наномасштаб 10 , 18758–18766 (2018).

    КАС пабмед Google ученый

  • Peimyoo, N. et al. Записываемый лазером диэлектрик high-k для ван-дер-ваальсовой наноэлектроники. науч. Доп. 5 , eaau0906 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Lee, C. et al. Сравнение поведения захваченных зарядов и гистерезиса в инкапсулированных hBN одиночных полевых транзисторах MoS 2 на основе чешуек на подложках SiO 2 и hBN. Нанотехнологии 29 , 335202 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Ультратонкие фтористокальциевые изоляторы для двумерных полевых транзисторов. Нац. Электрон. 2 , 230–235 (2019).

    КАС Google ученый

  • Кома А., Сайки К. и Сато Ю. Гетероэпитаксия двумерного материала на трехмерном материале. Заяв. Серф. науч. 41 , 451–456 (1990).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Робертсон, Дж. Оксиды с высокой диэлектрической проницаемостью. евро. физ. 28 , 265–291 (2004).

    КАС Google ученый

  • Флитвуд, Д. Пограничные ловушки в устройствах МОП. Нукл. науч. 39 , 269–271 (1992).

    Google ученый

  • Илларионов Ю.и другие. Высокостабильные полевые транзисторы на черном фосфоре с низкой плотностью оксидных ловушек. npj 2D Матер. Заявка 1 , 23 (2017).

    Google ученый

  • Grandchamp, B. et al. Характеристика и моделирование низкочастотного шума графенового транзистора. Электрон Дев. 59 , 516–519 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Не, Х.-Р. и другие. Зависимость низкочастотного шума от толщины в полевых транзисторах MoS 2 с улучшенным управлением задним затвором. IEEE Electron Dev. лат. 39 , 739–741 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • ДиБартоломео, А. и др. Гистерезис в передаточных характеристиках транзисторов MoS 2 . 2D Матер. 5 , 015014 (2017).

    Google ученый

  • Ву, К.и другие. Почти нулевой гистерезис и почти идеальный подпороговый размах в однослойных полевых транзисторах MoS 2 с инкапсуляцией h-BN. 2D Матер. 5 , 031001 (2018).

    Google ученый

  • Grasser, T. Температурная нестабильность смещения для устройств и цепей . (Springer Science & Business Media, 2013)

  • Регистр, Л. Ф., Розенбаум, Э. и Ян, К. Аналитическая модель прямого туннельного тока в поликристаллических кремниевых затворах металл-оксид-полупроводник. Заяв. физ. лат. 74 , 457–459 (1999).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Векслер, М. И. и др. Общая процедура моделирования электрических характеристик туннельных структур металл-диэлектрик-полупроводник. Полупроводники 47 , 686–694 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Илларионов Ю.и другие. Роль захвата заряда в полевых транзисторах MoS 2 /SiO 2 и MoS 2 /hBN. 2D Матер. 3 , 035004 (2016).

    Google ученый

  • Брар, Б., Уилк, Г. и Сибо, А. Прямое выделение эффективной массы электронного туннелирования в ультратонком SiO 2 . Заяв. физ. лат. 69 , 2728–2730 (1996).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Гуха С.и другие. Высококачественные подзатворные диэлектрики из оксида алюминия методом сверхвысоковакуумного реактивного атомно-лучевого осаждения. J. Appl. физ. 90 , 512–514 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Иваи Х. и др. Усовершенствованные диэлектрические материалы затвора для КМОП с длиной волны менее 100 нм , 625–628 (IEEE IEDM, 2002).

  • Векслер М., Илларионов Ю., Сутурин С., Федоров В., Соколов Н. Туннелирование электронов с сохранением поперечного волнового вектора в Au/CaF 2 /Si(111 ) система. Физ. Твердотельный 52 , 2357–2363 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Бритнелл, Л. и др. Туннелирование электронов через сверхтонкие кристаллические барьеры из нитрида бора. Нано Летт. 12 , 1707–1710 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Цзоу, X. и др. Разработка интерфейсов для высокопроизводительных полевых транзисторов MoS 2 с верхним затвором. Доп. Матер. 26 , 6255–6261 (2014).

    КАС пабмед Google ученый

  • Чон, С.-Дж. и другие. Масштабирование толщины пленок HfO 2 , осажденных атомным слоем, и их применение в графеновых туннельных транзисторах в масштабе пластины. науч. Респ. 6 , 20907 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван Х.и другие. Улучшенная интеграция ультратонких диэлектриков с высоким значением k в малослойный полевой транзистор MoS 2 за счет предварительной обработки дистанционной формовочной газовой плазмой. Заяв. физ. лат. 110 , 053110 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Gottlob, H.D.B. et al. КМОП-интеграция эпитаксиальных диэлектриков под затвором Gd 2 O 3 high-k. Solid State Electron 50 , 979–985 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Ши Ю.и другие. Электронные синапсы из слоистых двумерных материалов. Нац. Электрон 1 , 458 (2018).

    Google ученый

  • Саркар, Д. и др. Субтермический туннельный полевой транзистор с атомарно тонким каналом. Природа 526 , 91 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Кноблох Т.и другие. Влияние диэлектриков затвора на пороговое напряжение в транзисторах MoS 2 . ECS Транс. 80 , 203–217 (2017).

    КАС Google ученый

  • Knobloch, T. et al. Физическая модель гистерезиса в транзисторах MoS 2 . IEEE J. Electron Dev. соц. 6 , 972–978 (2018).

    КАС Google ученый

  • Аппенцеллер, Дж., Zhang, F., S., Das & J., Knoch 2D материалы для наноэлектроники. 2D Матер. Наноэлектроника 17 , 207–234 (2016).

    Google ученый

  • Лю, Х. и др. Статистическое исследование глубоких субмикронных двухзатворных полевых транзисторов на монослойных пленках дисульфида молибдена методом химического осаждения из газовой фазы. Нано Летт. 13 , 2640–2646 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Ли, К.Х. и др. Перенесены монокристаллы большой площади MoS 2 полевых транзистора . Заяв. физ. лат. 107 , 193503 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ся, П. и др. Влияние и происхождение интерфейсных состояний в МОП-конденсаторе с монослойным MoS 2 и HfO 2 High-k диэлектриком. науч. Респ. 7 , 40669 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Лю, Х.& Ye, P. MoS 2 полевой МОП-транзистор с двойным затвором и Al2O3 с атомарным напылением в качестве диэлектрика на верхнем затворе. IEEE Electron Device Lett. 33 , 546–548 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Na, J. et al. Низкочастотный шум в многослойных полевых транзисторах MoS 2 : эффект high-k пассивации. Наномасштаб 6 , 433–441 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Бучача Т., Ghibaudo, G., Guegan, G. & Skotnicki, T. Характеристика низкочастотного шума 0,18 мкм Si CMOS транзисторов. Микроэлектрон. Reliab 37 , 1599–1602 (1997).

    Google ученый

  • Jung, Y. et al. Переносится через контакты как платформа для идеальных двумерных транзисторов. Нац. Электрон. 2 , 187 (2019).

    Google ученый

  • Тайчатанапат, Т.и Харилло-Эрреро, П. Электронный транспорт в двухслойном графене с двойным затвором при больших полях смещения. Физ. Преподобный Летт. 105 , 166601 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google ученый

  • Wang, H. et al. Транзисторы BN/графен/BN для радиочастотных приложений. IEEE Electron Device Lett. 32 , 1209–1211 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Петроне, Н.и другие. Графен, полученный методом химического осаждения из паровой фазы, с электрическими характеристиками расслоенного графена. Нано Летт. 12 , 2751–2756 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Вишванат, С. и др. Комплексная структурная и оптическая характеристика MBE, выращенного MoSe 2 на графите, CaF 2 и графене. 2D Матер. 2 , 024007 (2015).

    Google ученый

  • Вишванат, С.и другие. Рост МЛЭ малослойного 2H-MoTe 2 на трехмерных подложках. Дж. Кристалл. Рост 482 , 61–69 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Grasser, T. et al. Аналитическое моделирование температурной нестабильности смещения с использованием временных карт захвата/излучения , 27.4.1–27.4.4. (IEEE IEDM, 2011)

  • Илларионов Ю. и др. Температурная нестабильность смещения в однослойных графеновых полевых транзисторах: проблема надежности.в Proc. 2014 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop , 29–30 (IEEE, 2014).

  • Илларионов Ю. и др. Температурная нестабильность смещения в однослойных графеновых полевых транзисторах. Заяв. физ. лат. 105 , 143507 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Азеведо, С., Кащны, Дж. Р., де Кастильо, К. М. С. и де Брито Мота, Ф. Теоретическое исследование дефектов в монослое нитрида бора. Нанотехнологии 18 , 495707 (2007).

    ПабМед Google ученый

  • Матос, М.Дж.С., Маццони, М.С.К. и Чачам, Х. Сверхрешетки графен-нитрид бора: роль точечных дефектов в слое BN. Нанотехнологии 25 , 165705 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Ян С., Парк С., Джанг С., Ким Х. и Квон Дж.-Й. Электрическая стабильность многослойного полевого транзистора MoS 2 при отрицательных напряжениях смещения при различных температурах. Физ. Status Solidi 8 , 714–718 (2014).

    КАС Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Температурная нестабильность смещения на заднем затворе однослойных графеновых полевых транзисторов с двойным затвором. япон. Дж. Заявл. физ. 55 , 04EP03 (2016).

    Google ученый

  • Ким Т.-Ю. и другие. Электрические свойства синтезированных полевых транзисторов MoS 2 большой площади с контактами, нанесенными методом струйной печати. ACS Nano 10 , 2819–2826 (2016).

    КАС пабмед Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Энергетическое картирование оксидных ловушек в полевых транзисторах MoS 2 . 2D Матер. 4 , 025108 (2017).

    Google ученый

  • Stampfer, B. et al. Характеристика одиночных дефектов в ультрамасштабных полевых транзисторах MoS 2 . ACS Nano 12 , 5368–5375 (2018).

    КАС пабмед Google ученый

  • Алкаускас, А., Ян, К. и Ван де Валле, К.Г. Теория первых принципов безызлучательного захвата носителей посредством многофононного излучения. Физ. Ред. B 90 , 075202 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Нан, Ф., Нагашио, К. и Ториуми, А. Экспериментальное обнаружение активных дефектов в нескольких слоях MoS 2 посредством анализа случайных телеграфных сигналов, наблюдаемых в характеристиках полевого транзистора. 2D Матер. 4 , 015035 (2016).

    Google ученый

  • Просел, Л.М., Крупи Ф., Франко Дж., Тройман Л. и Кацер Б. Дефектоцентричное распределение деградации горячих носителей канала в нано-MOSFET. IEEE Electron Device Lett. 35 , 1167–1169 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Деградация горячих носителей и нестабильность температуры смещения в однослойных графеновых полевых транзисторах: сходства и различия. Электрон Дев. 62 , 3876–3881 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Дегрейв, Р. и др. Спектроскопия ловушек с инжекцией заряда и зондированием (TSCIS): количественный электрический метод изучения дефектов в диэлектрических стопках , 1–4. IEEE IEDM, 2008)

  • Franco, J.et al. Превосходная надежность NBTI pMOSFET с SiGe-каналом: заменаGate, FinFET и влияние смещения корпуса , 18.5.1–18.5.4. IEEE IEDM, 2011)

  • Макдугал, Н.Л., Партридж, Дж. Г., Николлс, Р. Дж., Руссо, С. П. и Маккаллох, Д. Г. Влияние точечных дефектов на ближнюю краевую структуру гексагонального нитрида бора. Физ. B 96 , 144106 (2017 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Киртон, М. и Урен, М. Шум в твердотельных микроструктурах: новый взгляд на отдельные дефекты, состояния интерфейса и низкочастотный (1/ f ) шум. Доп. физ. 38 , 367–468 (1989).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Чо, Х.-Дж., Ли, С., Парк, Б.-Г. и Шин, Х. Извлечение энергии и местоположения ловушки из случайного телеграфного шума в токе утечки затвора (Ig RTN) полевого транзистора с металл-оксидом и полупроводником (MOSFET). Твердотельный электрон. 54 , 362–367 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Се, Э., Tsai, Y., Chung, S., Tsai, C., Huang, R. & Tsai, C. Понимание многоуровневого RTN в Trigate MOSFET с помощью 2D-профилирования ловушек и его влияние на производительность SRAM: A Обнаружен новый механизм отказа , 454–457. (IEEE 2012).

  • Падовани, А., Ларчер, Л., Берсукер, Г. и Паван, П. Перенос заряда и деградация в диэлектриках HfO 2 и HfO x . IEEE Electron Dev. лат. 34 , 680–682 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Schwalke, UP, Martin, S. & ThomasKerber, M. Сверхтолстые оксиды затвора: генерация заряда и его влияние на надежность. Микроэлектрон. Reliab 41 , 1007–1010 (2001).

    Google ученый

  • Хаттори Ю., Танигучи Т., Ватанабэ К. и Нагашио К. Послойный диэлектрический пробой гексагонального нитрида бора. ACS Nano 9 , 916–921 (2015).

    КАС пабмед Google ученый

  • Ji, Y. et al. Нитрид бора как двумерный диэлектрик: надежность и диэлектрический пробой. Заяв. физ. лат. 108 , 012905 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Палумбо, Ф. и др. Обзор диэлектрического пробоя в тонких диэлектриках: двуокиси кремния, high-k и слоистых диэлектриках. Доп. Весело. Мать . 30 , 1

    7 (2019).

    Google ученый

  • Акинванде Д., Петроне Н. и Хоун Дж. Двумерная гибкая наноэлектроника. Нац. коммун. 5 , 5678 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Цай М.-Ю. и другие. Гибкие полевые транзисторы MoS 2 для пьезорезистивных тензодатчиков с перестройкой затвора. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 7 , 12850–12855 (2015 г.).

    КАС пабмед Google ученый

  • Манзели, С., Аллен, А., Гадими, А. и Кис, А. Пьезосопротивление и настройка ширины запрещенной зоны под действием деформации в атомарно тонком MoS 2 . Нано Летт. 15 , 5330–5335 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Вагнер, С.и другие. Высокочувствительные электромеханические пьезорезистивные датчики давления на основе слоистых пленок PtSe 2 большой площади. Нано Летт. 18 , 3738–3745 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Жепа, Г. и др. Comphy — среда компактной физики для унифицированного моделирования BTI. Микроэл. Релиаб 85 , 49–65 (2018).

    КАС Google ученый

  • Зунгер, А.Обратный дизайн в поисках материалов с целевыми функциональными возможностями. Нац. Преподобный Хим. 2 , 0121 (2018).

    КАС Google ученый

  • Д’Авезак, М., Луо, Дж.-В., Шанье, Т. и Зунгер, А. Открытие генетическим алгоритмом прямозонной и оптически разрешенной сверхструктуры из непрямозонных si и ge полупроводников. Физ. Преподобный Летт. 108 , 027401 (2012 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Google ученый

  • Альхарби, А.& Shahrjerdi, D. Анализ влияния диэлектрического легирования high-k на контактное сопротивление в монослойных транзисторах MoS 2 с верхним затвором. IEEE Trans. Электрон Дев. 65 , 4084–4092 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Pudasaini, P. R., Oyedele, A., Zhang, C., Stanford, M. G. & Cross, N. Высокопроизводительные многослойные полевые транзисторы WSe 2 с управлением несущего типа. Нано рез. 11 , 722–730 (2018).

    КАС Google ученый

  • Ямамото, М. и др. Самоограниченное послойное окисление атомарно тонкого WSe 2 . Нано Летт. 15 , 2067–2073 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Zhu, H. et al. Дистанционное плазменное оксидирование и атомно-слоевое травление MoS 2 . Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 19119–19126 (2016 г.).

    КАС пабмед Google ученый

  • McClellan, C.J. et al. Эффективное легирование n-типа монослоя MoS 2 AlO x , 1–2 (IEEE DRC, 2017)

  • Кант, К. П. и Шривастава, Р. Диэлектрические свойства пленок оксида вольфрама, напыленных в вакууме. Тонкие твердые пленки 30 , 319–323 (1975).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Кант К.П. и Сривастава Р. Диэлектрическая проницаемость и прочность на пробой пленок триоксида молибдена. J. Phy. соц. Япония. 39 , 1316–1318 (1975).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Melskens, J. et al. Пассивирующие контакты для кристаллических кремниевых солнечных элементов: от концепций и материалов к перспективам. IEEE J. Фотовольт. 8 , 373–388 (2018).

    Google ученый

  • Hui, F. et al. Об использовании двумерного гексагонального нитрида бора в качестве диэлектрика. Микроэлектрон. англ. 163 , 119–133 (2016).

    КАС Google ученый

  • Лоу, К.Г., Чжан, К., Хао, Ю. и Руофф, Р.С. Графеновые полевые транзисторы со слюдой в качестве диэлектрических слоев затвора. Малый 10 , 4213–4218 (2014).

    КАС пабмед Google ученый

  • Илларионов Ю. и др. Туннелирование электронов в МДП-конденсаторах с выращенными методом МЛЭ фторидными слоями на Si(111) и Ge(111): роль сохранения поперечного импульса. Микроэлектрон. англ. 88 , 1291–1294 (2011).

    КАС Google ученый

  • Илларионов Ю., Векслер М., Федоров В., Сутурин С. и Соколов Н. Электрические и оптические характеристики диодов с туннельной инжекцией Au/CaF 2 /p-Si(111). J. Appl. физ. 115 , 223706 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Cassabois, G., Valvin, P. & Gil, B. Гексагональный нитрид бора является полупроводником с непрямой запрещенной зоной. Нац. Фотоника 10 , 262–266 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Гейк Р., Перри, К. и Рупрехт, Г. Нормальные моды в гексагональном нитриде бора. Физ. 146 , 543 (1966).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Wang, Z. et al. Мемристоры с диффузионной динамикой как эмуляторы синапсов для нейроморфных вычислений. Нац. Матер. 16 , 101 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Хуэй Ф.и другие. Графен и родственные материалы для резистивных запоминающих устройств с произвольным доступом. Доп. Электрон. Матер. 3 , 1600195 (2017).

    Google ученый

  • Цзоу, X. и др. Неповреждаемый интерфейс Mica/MoS2 для высокопроизводительных многослойных полевых транзисторов MoS2. Нанотехнологии . 30 , 345204 (2019).

  • Lippert, G. et al. Прямой рост графена на изоляторе. Физ.Status Solidi (b) 248 , 2619–2622 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Ван, Л. и Сасаки, Т. Нанолисты оксида титана: аналоги графена с универсальными функциями. Хим. Ред. 114 , 9455–9486 (2014).

    КАС пабмед Google ученый

  • Buchner, C. et al. Переносимый двухмерный слой диоксида кремния с большой площадью запрещенной зоны. ACS Nano 10 , 7982–7989 (2016).

    ПабМед Google ученый

  • Смайли С., О’Хара А. и Пантелидес. S. Оксидные нанолистовые диэлектрики для двумерных устройств. Бык. Являюсь. физ. соц. Л13-001 (2019).

  • Сугияма М. и Осима М. Рост фторидов методом МЛЭ. Микроэлектрон. J. 27 , 361–382 (1996).

    КАС Google ученый

  • Кадис, Ф.и другие. Ширина экситонной линии приближается к однородному пределу в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах на основе MoS 2 . Физ. Ред. X 7 , 021026 (2017 г.).

    Google ученый

  • Банщиков А. и др. Эпитаксиальные слои фторида никеля на Si (111): рост и стабилизация орторомбической фазы. Физ. Твердотельный 57 , 1647–1652 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Кавеев А.и другие. Эпитаксиальный рост на кремнии и характеристика слоев MnF 2 и ZnF 2 с метастабильной орторомбической структурой. J. Appl. физ. 98 , 013519 (2005 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Ravez, J. Неорганические фторидные и оксифторидные сегнетоэлектрики. Дж. де. физ. III 7 , 1129–1144 (1997).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Макгуайр, Ф.А., Ченг, З., Прайс, К. и Франклин, А. Д. Переключение менее 60 мВ/декада в двумерных полевых транзисторах с отрицательной емкостью со встроенным ферроэлектрическим полимером. Заяв. физ. лат. 109 , 093101 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Wang, X. et al. Транзисторы Ван-дер-Ваальса с отрицательной емкостью. Нац. коммун. 10 , 1–8 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Лю, Дж.-S., Kim, B.-W., Kim, K.-H., Cha, J.-Y., & Yoo, HJ Использование истока/стока Poly-Si и BaMgF 4 Диэлектрик , 503–506. (IEEE IEDM, 1996)

  • Цао, В. и Банерджи, К. Является ли полевой транзистор с отрицательной емкостью логическим переключателем с крутым наклоном? Нац. коммун. 11 , 1–8 (2020).

    Google ученый

  • Тай, Р.Ю. и др. Рост больших монокристаллических двумерных шестиугольников нитрида бора на электрополированной меди. Нано Летт. 14 , 839–846 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Чо, Ю.-Ж. и другие. Туннельные барьеры из гексагонального нитрида бора, выращенные на графите методом высокотемпературной молекулярно-лучевой эпитаксии. науч. Респ. 6 , 34474 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Панди, Х.и другие. Все CVD инкапсулированные графеновые полевые транзисторы с нитридом бора и металлическими краевыми контактами, совместимыми с CMOS. IEEE Trans. Электрон Дев . 65 , 4129–4134 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

  • Hui, F. et al. Синтез многослойных листов гексагонального нитрида бора большой площади на железных подложках и их использование в устройствах резистивной коммутации. 2D Матер. 5 , 031011 (2018).

    Google ученый

  • Драгой В., Пабо Э., Бургграф Дж. и Миттендорфер Г. КМОП: совместимое соединение пластин для МЭМС и трехмерная интеграция на уровне пластин. Микросист. Технол. 18 , 1065–1075 (2012).

    Google ученый

  • Векслер, М. и др. Электрические характеристики и моделирование структур Au/CaF 2 /nSi(111) с высококачественным туннельно-тонким фторидным слоем. J. Appl. физ. 105 , 083716 (2009 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Новоселов К.и другие. Эффект электрического поля в атомарно тонких углеродных пленках. Наука 306 , 666–669 (2004).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Чау, Р. Инновации в процессах и упаковке для продолжения действия закона Мура и далее , 1–6. (IEEEIEDM, 2019).

  • Ноймайер, Д., Пиндл, С. и Лемм, М. К. Интеграция графена в линии по производству полупроводников. Нац.Матер.   18 , 525–529 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Акинванде, Д. и др. Графен и двумерные материалы для кремниевой технологии. Природа 573 , 507–518 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

  • Расмуссен, Ф. и Тигесен, К. Вычислительная база данных двумерных материалов: электронная структура дихалькогенидов и оксидов переходных металлов. J. Phys. хим. C. 119 , 13169–13183 (2015).

    КАС Google ученый

  • Хуанг К. и Рис К. Теория поглощения света и безызлучательных переходов в F-центрах. Проц. Р. Соц. А 204 , 406–423 (1950).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС МАТЕМАТИКА Google ученый

  • Грассер, Т. Стохастическое улавливание заряда в оксидах: от случайного телеграфного шума до нестабильности температуры смещения. Микроэлектрон. Надежный 52 , 39–70 (2012).

    КАС Google ученый

  • Goes, W. et al. Идентификация оксидных дефектов в полупроводниковых устройствах: систематический подход, связывающий DFT с уравнениями скоростей и экспериментальными данными. Микроэлектрон. Релиаб 87 , 286–320 (2018).

    КАС Google ученый

  • GK Электрические изоляторы формируются в размерные части

    Компания ITW Formex® объявила о выпуске Formex™ GK, улучшенной рецептуры полипропиленовых электрических изоляторов с улучшенной структурной целостностью и способностью к надрезанию и складыванию в трехмерные части, что дает ему преимущества по сравнению с рыбьей бумагой и арамидной бумагой, а также другими термопластичными изоляторами.Кроме того, Formex GK обладает более высокой диэлектрической прочностью и более высоким температурным диапазоном, чем оригинальный Formex™.

    Электрические изоляторы используются во многих промышленных и потребительских товарах, таких как компьютеры, бытовая техника, игровые системы, оборудование для хранения данных, телекоммуникационное оборудование, электромобили и системы солнечной энергии. Formex GK обеспечивает электрическую изоляцию между печатными платами и между печатными платами и корпусами для предотвращения контакта с непредусмотренными проводниками. Кроме того, электрические изоляторы Formex GK служат физическим барьером, который защищает потребителей и работников сферы обслуживания от воздействия компонентов, находящихся под напряжением, и защищает чувствительные электронные компоненты.

    Formex GK может быть вырублен, надрезан и сложен, что позволяет легко изготавливать недорогие, прочные трехмерные детали, на что альтернативные технологии не способны. Детали, изготовленные из Formex GK, являются экономичной заменой отлитых под давлением или изготовленных из листового металла деталей, используемых внутри электрооборудования, таких как перегородки воздушного потока и организаторы жгутов проводов. Formex GK снижает затраты на оснастку и изготовление, а поскольку детали Formex можно перевозить и хранить в плоском виде, затраты на транспортировку и складирование также снижаются.

    По сравнению с арамидной бумагой и рыбьей бумагой электроизоляторы Formex GK более влагостойки (влагопоглощение <0,06%), имеют более высокую диэлектрическую прочность и превосходную стабильность размеров. Часто эти преимущества позволяют использовать более тонкую изоляцию, тем самым экономя вес и пространство, а также снижая производственные затраты. Formex GK также обладает исключительной химической стойкостью, особенно по сравнению с поликарбонатом.

    Уникальные свойства материала Formex GK соответствуют мировым стандартам огнестойкости с классом огнестойкости UL 94 V-0.Все электроизоляционные материалы ITW Formex соответствуют стандартам UL 94 V-0, CSA, IEC, VDE, TUV, BSR и METI, а также всем основным требованиям Северной Америки, Европы и Азии по воспламеняемости и экологическим требованиям, включая RoHS, WEEE и REACH.

    Электрическая изоляция

    Formex GK доступна в виде экструдированных листов, рулонов или профильных экструдированных панелей и может быть изготовлена ​​в широком диапазоне форм для удовлетворения потребностей в воспламеняемости и диэлектрических свойствах для различных применений.

    Для получения дополнительной информации об электроизоляционном материале Formex GK или для запроса образцов обращайтесь в ITW Formex на сайте www.itwformex.com/gk, по телефону (630) 889-8655, факсу (630) 889-8713 или по электронной почте [email protected]

    16-страничное руководство по проектированию содержит практическую информацию для инженеров, проектировщиков и технического персонала, определяющую характеристики электрических изоляторов и других штампованных деталей.

    Смотрите другие новости.

    Электрический изолятор — материалы, использование, применение и типы

    Случалось ли когда-нибудь, чтобы такие предметы, как стекло, воздух и дерево, могли играть жизненно важную роль в электрических целях? Это может стать для вас большим сюрпризом, но стекло, пластик, бумага, картон, дерево и даже сухой воздух являются обычными материалами для электроизоляции.Давайте начнем с определения электрического изолятора, прежде чем обсуждать свойства изоляторов и их использование.

    Что такое электрический изолятор?

    Технически вам необходимо понять концепцию электрического проводника, чтобы освоить тему электрического изолятора и применение изолятора. Материалы электрического проводника позволяют протекать электрическому току или зарядам в одном или нескольких направлениях. Другими словами, проводниками электрических материалов могут быть металлы, такие как медь, и неметаллические материалы, такие как графит, поскольку они имеют свободные электроны.Например, если вы хотите зарядить свой мобильный телефон, вы включаете его в розетку. Электроны, присутствующие в электрическом проводнике, позволяют вашему телефону быть полностью заряженным.

    Напротив, электроизоляционные материалы не допускают свободного протекания электрических токов или зарядов. Электроизоляционные материалы дают очень мало свободы для дрейфа электронов от атома к атому. Таким образом, электрические изоляторы являются плохим проводником электричества. Вы можете получить лучшее понимание с помощью примера электрического проводника.Вы, должно быть, заметили, что внешнее покрытие вилки зарядного устройства вашего телефона сделано из пластика, чтобы электрические заряды не передавались на кожу человека. Ниже приведен список примеров электрических изоляторов.

    • Пенополистирол

    • Пластиковые

    • Воск

    • Резиновые

    • сухого воздуха

    • Стеклянные

    • Керамика

    • Резина

    • тефлон

    • Mica

    • 9

      Кварц

    • фарфор

    • Asphalt

    Использование изоляторов

    Вы должны задаться вопросом, почему электрические изоляторы важны для нас, когда электрические заряды не могут быть переданы через нее? Как правило, электрические изоляторы очень полезны дома, в офисе, на улице и т. Д.Они используются в электроприборах и оборудовании. К сожалению, кожа человека является одним из лучших проводников электрических зарядов. Кроме того, наличие электроизоляционных материалов предотвращает и защищает электрические устройства от генерации высокого напряжения. Существует бесчисленное множество применений изоляторов. Они перечислены ниже.

    • Предотвращает попадание высокого напряжения в электрическую цепь.

    • Помогает снизить стоимость энергии.

    • Помогает сохранить окружающую среду, контролируя выброс загрязняющих веществ.

    • Повышает производительность процесса.

    • Защищает от поражения электрическим током.

    • Обеспечивает звукоизоляцию приборов.

    Применение изолятора

    Поскольку материалы электрического изолятора прочно связывают электроны, это предотвращает перемещение электронов от атома к атому. Таким образом, они предотвращают проведение электрических зарядов. Учитывая преимущества электрического изолятора, он имеет множество применений.Они применяются для

    Типов электрической изоляции воздушных линий электропередачи

    Электрические изоляторы могут выдерживать заряды от электричества. Их можно разделить на три типа электрической изоляции в зависимости от уровня рабочего напряжения и области применения.

    Штыревой электрический изолятор

    Штыревой изолятор лучше всего подходит для поддержки проводников линий низкого напряжения. Одинарный штыревой изолятор используется для напряжения 11 кВ, а двойной — для напряжения 25 кВ.Выше 44 кВ можно использовать три или четыре штыревых изолятора. Электрический изолятор имеет фарфоровую оболочку. Таким образом, даже если внешняя поверхность электроприбора намокнет, внутренняя поверхность останется сухой, что предотвратит утечку.

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

    Подвесной электрический изолятор

    Подвесной электрический изолятор лучше всего подходит для работы с высоковольтными линиями электропередачи. Этот тип электрического изолятора имеет внутри фарфоровые диски, расположенные последовательно через металлические звенья, так что они имеют вид струны.Расположение изоляторов сильно зависит от погодных условий, напряжения, размера изолятора и т. д.

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

    Электрический изолятор натяжного типа

    Другое название натяжного изолятора — натяжной изолятор. Они лучше всего подходят для высокого напряжения, когда линия электропередач может измениться в направлении линии, а также в местах с более высоким напряжением на крутых поворотах, пересечениях рек и т. д. Это полезно для сведения к минимуму чрезмерного напряжения в линии.Деформационные электрические изоляторы обладают диэлектрическими свойствами. Дополнительные струны могут быть добавлены, когда напряжение начинает усугубляться.

    Забавные факты

    1. Вы были бы удивлены, узнав, что бриллиантовое колье, которое вы носите по особому случаю, является отличным электроизоляционным материалом.

    2. Зона высокого напряжения, представляющая опасность, ограждается стекловолокном или стеклом для предотвращения прохождения зарядов.

    3. Ваш электрик использует специальную отвертку с пластиковым покрытием, чтобы проверить прохождение электрических зарядов, не получая при этом удара током.

    Разница между проводником и изолятором

    Эти вещества помогают течь электрический ток

    Эти вещества предотвращают поток электрического Текущий

    Электрическое сопротивление проводника очень низко

    Электрическое сопротивление изоляторов высоки

    Они содержат большое количество свободных электронов

    Изоляторы не имеют свободных электроны

    Теплопроводность высокая по сравнению с изоляторами

    Теплопроводность низкая по сравнению с проводниками

    Материал

    Электрическое поле нет в изоляторах

    Большинство металлов — проводники

    в основном не металлы являются изоляторами

    Некоторые из примеров проводника медь, алюминий , железо и т.д.

    Примерами изоляторов являются дерево, резина, пластик и т. д.

    Некоторые примеры

    — дерево, пластик, резина и др.

    Проводимость

    Низкая проводимость изоляторов

    Электрическое сопротивление

    Высокое электрическое сопротивление изоляторов.

    Материалы, обладающих свойством

    В основном неметаллы

    Электрическое поле

    Отсутствующие

    Свободные электроны

    Нет свободных электронов, присутствующие

    Типы изоляторов на воздушных линиях

    Штыревой, подвесной и натяжной

    Это все об электрических изоляторах, свойствах и их типах.Для получения дополнительной информации воспользуйтесь бесплатными ресурсами, доступными на веб-сайте Vedantu, полезными для совета штата, CBSE, ICSE и конкурсных экзаменов. Все решения NCERT по всем предметам доступны на веб-сайте Vedantu.

    Топологические изоляторы — Scholarpedia

    Металлы и изоляторы

    Электронная зонная структура определяет проводимость металлов и диэлектриков. Зонная теория твердого тела описывает электронную структуру таких состояний, используя «дискретную» трансляционную симметрию. кристалла для классификации электронных состояний по их кристаллическому импульсу $\mathbf{k}$, определенному в периодической зоне Бриллюэна.Т$. Собственные значения $E_n(\mathbf{k})$ определяют энергетические зоны, которые в совокупности образуют зонную структуру, где $n$ — номер зоны. Рис. 1 иллюстрирует простейший случай двух энергетических зон (валентной зоны и зоны проводимости) и запрещенной зоны. Энергетические зоны и промежутки между ними определяют электропроводность и другие свойства твердых тел.

    • Изоляторы имеют полностью заполненную валентную зону и незанятую зону проводимости с энергетической щелью (иногда в несколько эВ). Для электропроводности не существует бесщелевых электронных состояний.
    • Металлы имеют частично заполненную полосу. Бесщелевые электронные состояния в частично заполненной зоне отвечают за электропроводность даже при $T=0$ K. Электронные состояния в частично заполненной зоне отвечают за электропроводность даже при $T=0$ K.
    Рисунок 1: Энергетические зоны металлов и изоляторов. Для диэлектриков заполненная валентная зона отделена от зоны проводимости энергетической щелью. С другой стороны, нижняя энергетическая зона в металлах частично заполнена электронами.

    Условные поверхностные состояния изоляторов

    Поверхностные состояния — это электронные состояния, обнаруженные на поверхности материалов. Завершение кристалла, очевидно, вызывает отклонение от идеальной периодичности, в этом случае $\mathbf{k}$ становится комплексным, что приводит к образованию поверхностного состояния. Волновая функция поверхностного состояния монотонно затухает в направлении вакуума и колебательно затухает в направлении кристалла и локализована вблизи поверхности кристалла.

    Существует два вида поверхностных состояний, условно называемых состояниями Шокли и состояниями Тамма. Однако между этими двумя терминами нет реального физического различия, различается только математический подход к описанию поверхностных состояний. Состояния Шокли — это состояния, которые возникают из-за изменения электронного потенциала, связанного исключительно с окончанием кристалла. Этот подход подходит для описания нормальных металлов и некоторых узкозонных полупроводников. Хотя поверхностные состояния, рассчитываемые в рамках модели сильной связи, часто называют состояниями Тамма, они также подходят для описания переходных металлов и диэлектриков.Эти поверхностные состояния называются топологически тривиальными в современном смысле, поскольку они происходят из одной объемной зоны и возвращаются в ту же объемную зону, скажем, в зону проводимости, как показано на рисунке 2а. Потенциальный беспорядок и окисление могут легко удалить эти тривиальные поверхностные состояния. На металлических поверхностях также существуют поверхностные состояния, такие как поверхность Cu (100) и Ag (110).

    Рисунок 2: Схематическое представление поверхностных энергетических уровней кристалла в 2D или 3D в зависимости от поверхностного импульса кристалла.а — обычный изолятор; б — топологический изолятор. Заштрихованная область показывает состояния объемного континуума, а линии — дискретные поверхностные (или краевые) полосы, локализованные вблизи одной из поверхностей. b имеет место в топологических изоляторах и гарантирует пересечение поверхностными зонами любого уровня Ферми внутри объемной щели.

    Топологические изоляторы

    Топологический изолятор — это материал с симметрией обращения времени и топологически защищенными поверхностными состояниями. Эти поверхностные состояния непрерывно соединяют объемную зону проводимости и валентную зону, как показано на рисунке 2b.Топологический изолятор имеет энергетическую щель внутри объема, как и в обычном изоляторе, но содержит локализованные на его поверхности проводящие состояния. Хотя обычные зонные изоляторы также могут поддерживать проводящие поверхностные состояния, поверхностные состояния топологических изоляторов являются особыми, поскольку они топологически защищены симметрией обращения времени, и никакой немагнитный беспорядок не может их разрушить.

    В объеме невзаимодействующего топологического изолятора электронная зонная структура напоминает обычный зонный изолятор с уровнем Ферми, расположенным между зоной проводимости и валентной зоной.На поверхности топологического изолятора существуют особые состояния, попадающие в объемную энергетическую щель и допускающие металлическую проводимость на поверхности. Нечетное число поверхностных состояний связывает зону проводимости с валентные зоны и пересечения в точках, инвариантных к обращению времени в зоне Бриллюэна (как показано на рисунке 2b), что приводит к топологически защищенным металлическим граничным состояниям (Zhang et al. (2011), Hasan et al. (2010)).

    Симметрия обращения времени представлена ​​антиунитарным оператором $\mathcal{T}=\exp(i\pi S_y/\hbar)K$, где $S_y$ — спиновый оператор, а $K$ — комплексное сопряжение.2|\neq-1$. Если мы применим теорему Крамерса к блоховской волне в изоляторе, то обнаружим, что для любого блоховского состояния $\psi_{n}(\mathbf{k},\sigma)$ существует другое состояние $\mathcal{T} \psi_{n}(\mathbf{k},\sigma)$ с той же энергией, \begin{уравнение} \mathcal{T}\psi_{n}(\mathbf{k},\sigma)=\psi’_n(-\mathbf{k},-\sigma). \end{уравнение} где $\sigma$ — спиновый индекс. В общем случае дублеты Крамерса расположены в разных точках импульса $\mathbf{k}$ и $-\mathbf{k}$. Однако если $\mathbf{k}=-\mathbf{k}+\mathbf{G}$, где $\mathbf{G}$ — вектор обратной решетки, т.е.е. в точках, инвариантных к обращению времени, каждый отдельный уровень энергии дважды вырожден. Это гарантирует, что поверхностные состояния должны пересекаться в точках, инвариантных к обращению времени в зоне Бриллюэна.

    Двумерный топологический изолятор

    В 2005 году Кейн и Меле определили новый тип топологического свойства, характеризующего двумерные изоляторы, отличающегося от свойства целочисленного квантового эффекта Холла (Kane et al. (2005)). Две группы независимо друг от друга представили модели двумерных топологических изоляторов (также называемых синонимами квантового спинового изолятора Холла).Адаптируя более раннюю модель графена Ф. Дункана М. Холдейна (Haldane (1988)), которая демонстрирует целочисленный квантовый эффект Холла, Кейн и Меле предложили квантовую модель спинового Холла в графене (Kane et al. (2005)), где Электрон со спином вверх демонстрирует хиральный целочисленный квантовый эффект Холла, в то время как электрон со спином вниз демонстрирует антихиральный целочисленный квантовый эффект Холла. Независимо друг от друга Берневиг и Чжан (Bernevig et al. (2005)) предложили модель квантового спина Холла в напряженном GaAs со сложной архитектурой деформации, которая из-за спин-орбитальной связи создает магнитное поле, направленное вверх для вращения вверх. электроны и магнитное поле, направленное вниз для электронов со спином вниз.Основным компонентом обоих предложений является существование спин-орбитальной связи, которую можно понимать как зависящую от импульса связь магнитного поля со спином электрона. Это теоретическое предсказание вскоре было подтверждено экспериментально, что привело к первому открытию топологического изолятора в природе.

    Поскольку графен имеет чрезвычайно слабую спин-орбитальную связь, очень маловероятно, что он будет поддерживать состояние квантового спина Холла при реалистичной проводимости. В 2006 году Берневиг, Хьюз и Чжан (Bernevig et al.(2006)) предсказал, что квантовые ямы теллурида ртути являются топологическими изоляторами за пределами критической толщины $d_c=6,5$~нм. Общим механизмом для топологических изоляторов является инверсия зон, при которой обычное упорядочение зоны проводимости и валентной зоны инвертируется за счет спин-орбитальной связи.

    В большинстве обычных полупроводников зона проводимости образована электронами на $s$-орбиталях, а валентная зона – электронами на $p$-орбиталях. Однако в HgTe релятивистский эффект, включая спин-орбитальное взаимодействие, настолько велик, что полосы инвертируются, то есть валентная зона с преобладанием $p$-орбитали оказывается выше зоны проводимости с преобладанием $s$-орбитали.Квантовые ямы HgTe выращиваются путем помещения материала между CdTe, который имеет аналогичную постоянную решетки, но гораздо более слабую спин-орбитальную связь с нормальным порядком зон. Поэтому увеличение толщины $d$ слоя HgTe увеличивает силу спин-орбитальной связи для всей квантовой ямы. Для тонкой квантовой ямы, как показано в левой колонке рис. 3а, преобладающее влияние оказывает CdTe, и полосы имеют нормальное упорядочение: $s$-подобная подзона проводимости E1 расположена над $p$-подобной валентной подзоной ч2.В толстой квантовой яме, как показано в правом столбце, происходит противоположное упорядочение из-за увеличения толщина $d$ слоя HgTe.

    Рисунок 3: Квантовые ямы HgTe представляют собой двумерные топологические изоляторы. (а) Поведение квантовой ямы HgTe/CdTe зависит от толщины $d$ слоя HgTe. Здесь синяя кривая показывает потенциальную энергию, хорошо воспринимаемую электронами в зоне проводимости; красная кривая — барьер для дырок в валентной зоне. Электроны и дырки захвачены этими потенциалами сбоку, но свободны в двух других измерениях.Для квантовых ям тоньше критической толщины $d_c\simeq 6,5 {\rm нм}$ энергия подзоны проводимости с самой низкой энергией, обозначенной E1, больше, чем энергия самой высокоэнергетической валентной зоны, обозначенной h2. Но при $d>d_c$ эти электронные и дырочные зоны инвертируются. (б) Энергетические спектры квантовых ям. Тонкая квантовая яма имеет изолирующую энергетическую щель, но внутри щели толстой квантовой ямы находятся краевые состояния, показанные красной и синей линиями. (c) Экспериментально измеренное сопротивление тонких и толстых квантовых ям, построенное в зависимости от напряжения, приложенного к электроду затвора для изменения химического потенциала.2$ из-за идеально проводящих краевых состояний. Более того, плато сопротивления одинаково для образцов разной ширины, от 0,5 мкм (красный) до 1,0 мкм (синий), что доказывает, что проводящими являются только края.

    Состояние QSH в HgTe может быть описано простой моделью для поддиапазонов E1 и h2 (Bernevig et al. (2006)) (в приложении). Явное решение этой модели дает одну пару краевых состояний для $d>d_c$ в инвертированном режиме и ни одного граничного состояния в $d Рис. 4: (а) На линзе с просветляющим покрытием световые волны, отраженные верхней (синяя линия) и нижней (красная линия) поверхностями, интерферируют деструктивно, что приводит к подавлению отражения.(б) Квантовое спиновое холловское краевое состояние может быть рассеяно в двух направлениях немагнитной примесью. Двигаясь по синей кривой по часовой стрелке, спин поворачивается на $\pi$; против часовой стрелки по красной кривой на $-\pi$. Квантово-механический фазовый фактор $-1$, связанный с этой разницей в $2\pi$, приводит к деструктивной интерференции двух путей — обратное рассеяние электронов подавляется так же, как и фотонов от просветляющего покрытия.

    Таким образом, когда уровень Ферми находится в объемной щели, в проводимости преобладают краевые каналы, пересекающие щель.2/h$ для квантового спинового холловского изолятора, что указывает на вклад спиральных краевых состояний. Напротив, тривиальная изоляторная фаза действительно является изолирующей с исчезающей проводимостью [рис. 3c].

    В 2008 году группа Чжана предсказала, что квантовая яма типа II GaSb/InAs является двумерным топологическим изолятором (Liu et al. (2008)). Зона проводимости и валентная зона пространственно разделены в двух материалах с обратным порядком и слабо связаны в этой квантовой яме с нарушенной щелью. Вскоре после теоретического предсказания группа Руи-Руи Ду из Университета Райса наблюдала квантовый спиновый эффект Холла в квантовой яме GaSb/InAs (Knez et al.(2011)).

    Трехмерный топологический изолятор

    Двумерный топологический изолятор с одномерным спиральным краевым состоянием можно просто обобщить на трехмерный топологический изолятор (Фу и др. (2007), Мур и др. (2007), Рой (2009)), для которого поверхностное состояние состоит из одного двумерного безмассового фермиона Дирака и дисперсия образует так называемый конус Дирака, как показано на рисунке 5.

    Трехмерный топологический изолятор был впервые реализован в сплаве ${\rm Bi_{1-x}Sb_x}$ со специальным диапазоном $x$ (Liang et al.(2007), Хси и др. (2008)). Однако поверхностные состояния и лежащий в их основе механизм оказываются чрезвычайно сложными. Вскоре после этого предсказано, что объемные кристаллы ${\rm Bi_2Te_3}$, ${\rm Bi_2Se_3}$ и ${\rm Sb_2Te_3}$ будут трехмерными топологическими изоляторами с объемной энергетической щелью $0,3$~эВ, с топологическими поверхностными состояниями, состоящими из одного конуса Дирака (Zhang et al. (2009), Xia et al. (2009)). Единое поверхностное состояние ${\rm Bi_2Se_3}$ в виде конуса Дирака наблюдалось в экспериментах по фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES) группой из Принстона (Xia et al.(2009)). Кроме того, измерения ARPES со спиновым разрешением показали, что спин электрона лежит в плоскости поверхности и всегда перпендикулярен импульсу. Фаза чистого топологического изолятора без объемных носителей была впервые обнаружена в ${\rm Bi_2Te_3}$ группой из Стэнфорда в экспериментах ARPES (Chen et al. (2009)). Как показано на рисунке 5c, наблюдаемые поверхностные состояния действительно линейно расходятся, пересекаясь в точке с нулевым импульсом. Отображая все импульсное пространство, эксперименты ARPES убедительно показывают, что поверхностные состояния ${\rm Bi_2Te_3}$ и ${\rm Bi_2Se_3}$ состоят из одного конуса Дирака.

    Подобно HgTe, нетривиальная топология семейства ${\rm Bi_2Te_3}$ обусловлена ​​инверсией зон между двумя орбиталями с противоположной четностью, обусловленной сильной спин-орбитальной связью Bi и Te. Из-за такого сходства это семейство трехмерных топологических изоляторов может быть описано трехмерной версией модели HgTe (см. Приложение). Расчеты из первых принципов показывают, что материалы имеют единственный конус Дирака на поверхности. Спин поверхностного состояния лежит в плоскости поверхности и всегда перпендикулярен импульсу, как показано на рис. 2б.

    Дальнейшее обобщение топологических изоляторов может быть сделано для более высоких измерений с различной симметрией, и полная классификация впервые дана Schnyder et al. (2008) и Китаев (2009).

    Рис. 5: (а) Кристаллическая структура трехмерного топологического изолятора ${\rm Bi_2Te_3}$ состоит из сложенных квазидвумерных слоев Te-Bi-Te-Bi-Te. Стрелки указывают базисные векторы решетки. Предсказано, что поверхностное состояние состоит из одного конуса Дирака (Zhang et al. (2009)).(b) На этом графике ARPES энергии в зависимости от волнового числа в ${\rm Bi_2Te_3}$ показана зона линейно-дисперсионного поверхностного состояния (SSB) над объемной валентной зоной (BVB). Две верхние пунктирные зеленые линии обозначают объемный изолирующий зазор; нижняя линия отмечает точку конуса Дирака (Chen et al. (2009)). (c) Фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением отображает энергетические состояния в импульсном пространстве. Спин-зависимый ARPES родственного соединения ${\rm Bi_2Se_3}$ показывает, что спины (красные) поверхностных состояний лежат в плоскости поверхности и перпендикулярны импульсу (Xia et al.(2009))

    Топология

    Топология изучает формы многообразий или пространств. Топология пространства сохраняется при непрерывных деформациях (например, при растяжении и изгибе, но не при разрыве или склеивании) и обычно характеризуется топологическими числами. Например, замкнутые ориентированные двумерные поверхности (пространства) характеризуются родом $g$ — числом отверстий замкнутой поверхности. У сферы $g=0$, а у тора $g=1$, как показано на рис. 6. Род можно вычислить интегрированием двумерной кривизны $R$ по пространству, определяемой как: \begin{уравнение} 2-2g=\frac{1}{2\pi}\int\limits_{M}RdS \end{уравнение}

    Рисунок 6: Сфера, $g=0$; и тор, $g=1$

    Вместо гауссовой кривизны, определенной выше, можно определить кривизну Берри в зоне Бриллюэна, которую можно рассматривать как тор для двумерного изолятора.Кривизну Берри $F$ можно определить как \begin{уравнение} F = (\nabla_{\mathbf{k}}\times\mathbf{A})_z, \end{уравнение} где $\mathbf{A}$ — связность Берри блоховских состояний, определяемая как \begin{уравнение} \mathbf{A} = i\langle u(\mathbf{k})|\nabla _{\mathbf{k}}|u(\mathbf{k})\rangle. \end{уравнение}

    Это позволяет определить (топологическое) число Черна $N$ для изолятора \begin{уравнение} N=\frac{1}{2\pi}\int F dk_xk_y=\frac{1}{2\pi}\oint_C\mathbf{A}\cdot d\mathbf{k}, \end{уравнение} где интегрирование идет по зоне Бриллюэна.В отсутствие магнитных полей изолятор с $N\neq0$ называется квантовым аномальным холловским изолятором. Как следствие, квантовый аномальный изолятор Холла имеет $|N|$ бесщелевых киральных краевых состояний на краю. Квантовый аномальный изолятор Холла нарушает симметрию обращения времени. Чтобы сделать физическую картину числа Черна более ясной, простейший случай в качестве примера можно изучить двухзонную модель. Гамильтониан двухзонной модели в общем случае можно записать как $h(\mathbf{k})=\sum\limits_{a=1}^3d_a(\mathbf{k})\sigma^a+\epsilon(\mathbf{k})1$.2(\mathbf{k})>0$ для всех $\mathbf{k}$ в В зоне Бриллюэна две полосы никогда не касаются друг друга. В одночастичном гамильтониане $h(\mathbf{k})$ вектор $d(\mathbf{k})$ действует как зеемановское поле , примененное к псевдоспину $\sigma_i$ двухуровневой системы. Занятая полоса удовлетворяет $[\mathbf{d}(\mathbf{k})\cdot\boldsymbol{\sigma}]|-,\mathbf{k}\rangle=-|\mathbf{d}(\mathbf{k})|| -,\mathbf{k}\rangle$, что, таким образом, соответствует спинор со спиновой поляризацией в направлении $-\mathbf{d}(\mathbf{k})$.Таким образом Фаза Берри, полученная $|-,\mathbf{k}\rangle$ при адиабатической эволюции вдоль некоторого пути $C$ в пространстве $\mathbf{k}$ равен фазе Берри a частицы со спином 1/2 получают при адиабатическом вращении магнитное поле вдоль пути $\mathbf{d}(C)$. Известно, что это половина телесного угла, опирающегося на $\mathbf{d}(C)$. Следовательно, первое число Черна $N$ определяется формулой количество оборотов $\mathbf{d}(\mathbf{k})$ вокруг начала координат.

    Для инвариантных к обращению времени двумерных изоляторов число Черна $N$ всегда равно 0.{N_2}$ можно определить Kane et al. (2005). Изолятор тривиален, если $N_2=0$, и называется квантовым спином Холла, если $N_2=1$. Следовательно, у тривиального изолятора край с щелью, а у квантового спина Холла есть пара спиральных краевых состояний без щелей, несущих противоположные спины.

    Топологическая теория поля

    Описать новые топологические свойства одиночного конуса Дирака на поверхности топологического изолятора. Можно использовать топологическую теорию поля в терминах элементарных концепций электромагнетизма (Qi et al.2/\hbar c\simeq 1/137$ — постоянная тонкой структуры, $\theta$ — угловая переменная, определяемая по модулю $2\pi$, $\epsilon_{\mu\nu\rho\tau}$ является полностью антисимметричным четырехмерным тензором Леви-Чивиты. В отличие от действия Максвелла, $S_\theta$ — это топологический термин, зависящий только от топологии основного пространства, а не от геометрии.

    Член аксиона вообще нарушает симметрию обращения времени и симметрию инверсии. Однако для изолятора с симметрией обращения времени параметр $\theta$ может принимать только значения $0$ и $\pi$.$\theta=0$ соответствует обычному изолятору, а $\theta=\pi$ соответствует топологическому изолятору. Это определение в целом справедливо и для взаимодействующих топологических изоляторов.

    Решение уравнений Максвелла с включенным топологическим членом приводит к предсказанию новых физических свойств. Следует отметить, что такой топологический член является интегралом от полной производной, поэтому он влияет только на границу, где $\theta$ переходит от $\theta=0$ к $\theta=\pi$.2/h$ Квантовая холловская проводимость Холла (Qi et al. (2008)).

    Возможные области применения

    Топологическая защита поверхностного или краевого состояния топологических изоляторов сделала их многообещающими. кандидат на потенциальное применение. Одним из возможных приложений является использование краевых каналов квантово-аномального изолятора Холла. в качестве межсоединений для интегральных схем Zhang et al. (2012). Поскольку эти краевые каналы распространяются вдоль краев изолятора без какого-либо рассеяния, они могут значительно уменьшить рассеивание тепла в интегральных схемах.В частности, многоканальный квантово-аномальный изолятор Холла снижает контактное сопротивление, значительно повышая производительность устройств межсоединений (Wang et al. (2013)).

    Топологические изоляторы интересны для термоэлектриков благодаря своим уникальным электронная структура. На самом деле, многие топологические изоляторы были известны как превосходные термоэлектрические материалы. для топологического изолятора и термоэлектрических соединений обычно отдают предпочтение одним и тем же свойствам материала, например тяжелым элементам. и меньшая энергетическая щель.Bi$_2$Te$_3$ и Bi$_2$Se$_3$ представляют собой одни из лучших термоэлектриков при комнатной температуре с термоэлектрическим эффектом, не зависящим от температуры, $ZT$, между $0,8$ и $1,0$, где плотность носителей находится между полупроводником и металлом. В 2014 году группа Чжана предсказала, что $ZT$ сильно зависит от размера топологические изоляторы ( Xu et al. (2014)), а параметр размера можно настроить так, чтобы значение $ZT$ было значительно больше 1,0, что делает топологический изолятор многообещающим материалом для термоэлектрической науки и техники.

    Ссылки

    • Сяо-Лян и Чжан (октябрь 2011 г.). Топологические изоляторы и сверхпроводники. Ред. Мод. физ. (Американское физическое общество) 83 (4): 1057—1110. doi: 10.1103/RevModPhys.83.1057.
    • Хасан М.З. и Кейн (ноябрь 2010 г.). Коллоквиум: Топологические изоляторы. Ред. Мод. физ. (Американское физическое общество) 82 (4): 3045—3067. doi: 10.1103/RevModPhys.82.3045.
    • Холдейн Ф.DM (октябрь 1988 г.). Модель квантового эффекта Холла без уровней Ландау: реализация в конденсированном состоянии «аномалии четности». Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 61 (18): 2015–2018. doi: 10.1103/PhysRevLett.61.2015.
    • Кейн, К.Л. и Меле, Э.Дж. (ноябрь 2005 г.). Квантовый спиновый эффект Холла в графене. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 95 (22 страницы = 226801). doi: 10.1103/PhysRevLett.95.226801.  .
    • Берневиг Б.Андрей и Чжан Шоу-Чэн (март 2006 г.). Квантовый спиновой эффект Холла. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 96 (10): 106802. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.106802.
    • Берневиг Б. Андрей, Хьюз Т.Л. и Чжан Шоу-Чэн. Квантовый спиновый эффект Холла и топологический фазовый переход в квантовых ямах HgTe. сбн 314:1757.
    • Маркус Кениг, Штеффен Видманн, Кристоф Брюне, Андреас Рот, Хартмут Бухманн, Лоренс Моленкамп, Сяо-Лян Ци и Шоу-Чэн Чжан (2007).Состояние изолятора квантового спинового зала в квантовых ямах HgTe. сбн 318: 766-770.
    • Лю Чаосин, Хьюз Тейлор Л., Ци Сяо-Лян, Ван Кан и Чжан Шоу-Чэн (июнь 2008 г.). Квантовый спиновый эффект Холла в инвертированных полупроводниках II типа. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 100 (23): 236601. doi:10.1103/PhysRevLett.100.236601.
    • Кнез Иван, Дю Руи-Руи и Салливан (сентябрь 2011 г.). Доказательства спиральных краевых мод в перевернутых $\mathrm InAs/\mathrm GaSb$ квантовых ямах. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 107 (13): 136603. doi: 10.1103/PhysRevLett.107.136603.
    • Фу, Лян и Кейн, К.Л. и Меле, Э.Дж. (март 2007 г.). Топологические изоляторы в трех измерениях. Физ. Преподобный Летт. ({Американское физическое общество) 98 (10): 106803. doi: 10.1103/PhysRevLett.98.106803.
    • Мур, Дж. Э. и Баленц, Л. (март 2007 г.). Топологические инварианты ленточных структур, инвариантных к обращению времени. Физ. Rev. B (Американское физическое общество) 75 (12): 121306. doi: 10.1103/PhysRevB.75.121306.
    • Рой, Рахул (май 2009 г.). Топологические фазы и квантовый спиновый эффект Холла в трех измерениях. Физ. Rev. B (Американское физическое общество) 79 (19): 195322. doi: 10.1103/PhysRevB.79.195322.
    • Д. Се, Д. Цянь, Л. Рэй, Ю. Ся, Ю. С. Хор, Р. Дж. Кава и М. З. Хасан (апрель 2008 г.). Топологический изолятор Дирака в холловской фазе квантового спина. Природа 452: 970-974.
    • Хайцзюнь Чжан, Чао-Син Лю, Сяо-Лян Ци, Си Дай, Чжун Фан и Шоу-Чэн Чжан (2009). {Топологические изоляторы в {$\mathrm{Bi_2Se_3}$}. Природа физ. 5: 438.
    • Ю. Ся, Д. Цянь, Д. Се, Л. Рэй, А. Пал, Х. Лин, А. Бансил, Д. Грауэр, Ю. С. Хор, Р. Дж. Кава и М. З. Хасан (2009). Наблюдение класса топологических изоляторов с большой щелью и единственным конусом Дирака на поверхности. Природа физ. (издательская группа Nature) 5: 398-402. дои: 10.1038/nphys1274.
    • Фу Лян, Кейн К.Л. и Меле Э.Дж. (март 2007 г.). Топологические изоляторы в трех измерениях. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 98 (10): 106803. doi: 10.1103/PhysRevLett.98.106803.
    • Д. Се, Д. Цянь, Л. Рэй, Ю. Ся, Ю. С. Хор, Р. Дж. Кава и М. З. Хасан (апрель 2008 г.). Топологический изолятор Дирака в холловской фазе квантового спина. Природа 452: 970-974.
    • Ю. Л. Чен, Дж. Г. Аналитис, Дж. Х. Чу, З. К. Лю, С. К. Мо, С. Л. Ци, Х. Дж. Чжан, Д. Х. Лу, С. Дай, З. Фан, С. С. Чжан, И. Р. Фишер, З. Хуссейн и З. X. Шен ( 2009). Экспериментальная реализация трехмерного топологического изолятора $\mathrm Bi_2Te_3$. сбн 325:178.
    • Шнайдер, Андреас П. и Рю, Шинсей и Фурусаки, Акира и Людвиг, Андреас В.В. (ноябрь 2008 г.).Классификация топологических изоляторов и сверхпроводников в трех пространственных измерениях. Физ. Rev. B (Американское физическое общество) 78 (19): 195125. doi: 10.1103/PhysRevB.78.195125.
    • Ци Сяо-Лян, Хьюз Тейлор Л. и Чжан Шоу-Чэн (ноябрь 2008 г.). Топологическая теория поля инвариантных изоляторов с обращением времени. Физ. Rev. B (Американское физическое общество) 78 (19): 195424. doi: 10.1103/PhysRevB.78.195424.
    • Вильчек, Франк (май 1987 г.).Два приложения электродинамики аксионов. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 58 (18): 1799–1802. doi: 10.1103/PhysRevLett.58.1799.
    • Сяо-Лян Ци, Рундонг Ли, Цзядун Цзан и Шоу-Чэн Чжан (2009). Взгляд на магнитный монополь через зеркало топологических поверхностных состояний. сбн 323:1184.
    • Сяо Чжан и Шоу-Чэн Чжан (2012). Хиральные межсоединения на основе топологических изоляторов. МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ 8373: 837309.
    • Ван Цзин, Лянь Бяо, Чжан Хайцзюнь, Сюй Юн и Чжан Шоу-Чэн (сентябрь 2013 г.). Квантовый аномальный эффект Холла с более высокими плато. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 111 (13): 136801. doi:10.1103/PhysRevLett.111.136801.
    • Сюй (июнь 2014 г.). Улучшенные термоэлектрические характеристики и аномальные эффекты Зеебека в топологических изоляторах. Физ. Преподобный Летт. (Американское физическое общество) 112 (22): 226801. doi:10.1103/PhysRevLett.112.226801.

    Приложение

    Модели топологических изоляторов

    Сущность квантового спинового эффекта Холла в реальных материалах может быть отражена в явных моделях, решение которых особенно просто. Двумерный топологический изолятор HgTe может быть описан эффективным гамильтонианом, который по сути представляет собой разложение Тейлора по волновому вектору ${\bf k}$ взаимодействий между нижней зоной проводимости и верхней валентной зоной (Берневиг и др.2 \end{эквнаррай}

    , где верхний блок $2\times 2$ описывает электроны со спином вверх в $s$-подобной E1-зоне проводимости и $p$-подобной валентной зоне h2, а нижний блок описывает электроны со спином вниз в этих зонах. Член $\epsilon({\bf k})\mathbb{I}$ представляет собой несущественное изгибание всех лент ($\mathbb{I}$ — единичная матрица). Энергетическая щель между полосами составляет $2M$, а $B$, обычно отрицательное, описывает кривизну полос; $A$ включает межзонную связь низшего порядка.При $M/B < 0$ собственные состояния модели описывают тривиальный изолятор. Но для толстых квантовых ям зоны инвертируются, $M$ становится отрицательным, и решение дает краевые состояния квантового спинового холловского изолятора.

    Трехмерный топологический изолятор в семействе ${\rm Bi_2Te_3}$ может быть описан аналогичной моделью (Zhang et al. (2009)): \begin{эквнаррай}\тег{3} H (k) & = & \ epsilon ({\ bf k}) \ mathbb {I} + \ left (\ begin {array} {cccc} M ({\ bf k}) & A_2 (k_x + ik_y) & 0 & A_1 k_z \ \A_2(k_x-ik_y)&-M({\bf k})&A_1 k_z&0\\ 0&A_1 k_z&M({\bf k})&-A_2(k_x-ik_y)\\A_1 k_z&0&-A_2(k_x+ik_y)&-M({\bf k})\end{массив}\right)\nonumber\\ \epsilon({\bf k})&=&C+D_1k_z^2+D_2k_\perp^2,~M({\bf k})=M-B_1k_z^2-B_2k_\perp^2 \end{эквнаррай} в основе связывающих и разрыхляющих $p_z$-орбиталей Bi и Te с обоими спинами.Параметры кривизны $B_1$ и $B_2$ имеют одинаковый знак. Как и в двумерной модели, решение при $M/B_1 < 0$ описывает тривиальный изолятор, но при $M/B_1 > 0$ полосы инвертируются и система является топологическим изолятором.

    Подходящие изоляторы по-прежнему отсутствуют — ScienceDaily

    На протяжении десятилетий в микроэлектронике наблюдается тенденция к созданию все более компактных транзисторов меньшего размера. Двумерные материалы, такие как графен, рассматриваются здесь как маяк надежды: это самые тонкие слои материала, которые только могут существовать, состоящие только из одного или нескольких атомных слоев.Тем не менее, они могут проводить электрический ток — с другой стороны, обычная кремниевая технология больше не работает должным образом, если слои становятся слишком тонкими.

    Однако такие материалы не используются в вакууме; они должны быть объединены с соответствующими изоляторами — для того, чтобы изолировать их от нежелательных воздействий окружающей среды, а также для того, чтобы управлять протеканием тока с помощью так называемого эффекта поля. До сих пор для этой цели часто использовался гексагональный нитрид бора (hBN), поскольку он создает прекрасную среду для двумерных материалов.Однако исследования, проведенные TU Wien в сотрудничестве с ETH Zurich, Российским институтом Иоффе и исследователями из Саудовской Аравии и Японии, теперь показывают, что, вопреки предыдущим предположениям, тонкие слои hBN не подходят в качестве изоляторов для будущих миниатюрных полевых транзисторов. , так как возникают чрезмерные токи утечки. Поэтому, если 2D-материалы действительно произведут революцию в полупроводниковой промышленности, нужно начать искать другие изоляционные материалы. Исследование опубликовано в научном журнале « Nature Electronics ».»

    Идеальный изоляционный материал

    «На первый взгляд, гексагональный нитрид бора подходит для графена и двумерных материалов лучше, чем любой другой изолятор», — говорит Терезия Кноблох, первый автор исследования, которая в настоящее время работает над своей диссертацией в группе Тибора Грассера в Институте микроэлектроники в ТУ Вена. «Как и двумерные полупроводниковые материалы, hBN состоит из отдельных атомных слоев, слабо связанных друг с другом.»

    В результате hBN можно легко использовать для создания атомарно гладких поверхностей, которые не мешают переносу электронов через двумерные материалы. «Поэтому вы можете подумать, что hBN — идеальный материал — как в качестве подложки для размещения тонкопленочных полупроводников, так и в качестве изолятора затвора, необходимого для создания полевых транзисторов», — говорит Тибор Грассер.

    Малые токи утечки с большими последствиями

    Транзистор можно сравнить с водопроводным краном — только вместо струи воды включается и выключается электрический ток.Как и в водопроводном кране, для транзистора очень важно, чтобы из самого вентиля ничего не вытекало.

    Именно за это отвечает изолятор подзатвора в транзисторе: он изолирует управляющий электрод, через который включается и выключается протекание тока, от самого полупроводникового канала, по которому затем протекает ток. Современный микропроцессор содержит около 50 миллиардов транзисторов — так что даже небольшая потеря тока на затворах может сыграть огромную роль, поскольку значительно увеличивает общее энергопотребление.

    В этом исследовании исследовательская группа исследовала токи утечки, протекающие через тонкие слои hBN, как экспериментально, так и с использованием теоретических расчетов. Они обнаружили, что некоторые свойства, которые делают hBN такой подходящей подложкой, также значительно увеличивают токи утечки через hBN. Нитрид бора имеет небольшую диэлектрическую проницаемость, а это означает, что материал слабо взаимодействует с электрическими полями. Как следствие, слои hBN, используемые в миниатюрных транзисторах, должны иметь толщину всего в несколько атомных слоев, чтобы электрическое поле затвора могло в достаточной степени управлять каналом.В то же время, однако, токи утечки в этом случае становятся слишком большими, так как они экспоненциально возрастают при уменьшении толщины слоя.

    Поиск изоляторов

    «Наши результаты показывают, что hBN не подходит в качестве изолятора затвора для миниатюрных транзисторов на основе двумерных материалов», — говорит Тибор Грассер. «Это открытие является важным ориентиром для будущих исследований, но это только начало поиска подходящих изоляторов для самых маленьких транзисторов.В настоящее время ни одна известная система материалов не может удовлетворить всем требованиям, но поиск подходящей системы материалов — это только вопрос времени и ресурсов».

    «Проблема сложная, но тем важнее то, что многие ученые посвящают себя поиску решения, потому что нашему обществу в будущем потребуются маленькие, быстрые и, прежде всего, энергоэффективные компьютерные чипы», Терезия Кноблох убеждена.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2022 © Все права защищены.