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주요 커패시터 혁신으로 170배 더 높은 전력 밀도를 갖춘 마이크로 전자공학 개발 가능

QM지름

9 2236 9 2024.06.23 19:21

<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/06/23/aa04299619bd0b4ee583f92852cdca7d.webp" alt="퀘이사존"> 더 작고 에너지 효율적인 장치에 대한 탐구로 인해 연구자들은 에너지 저장 장치를 마이크로칩에 직접 통합하여 서로 다른 구성 요소 간에 전력을 전송할 때 발생하는 에너지 손실을 최소화하는 방법을 모색하게 되었습니다. 이 아이디어는 완전히 새로운 것은 아니지만 현재 기술은 컴팩트한 공간에 충분한 에너지를 저장하는 동시에 신속하게 전달해야 하는 요구 사항을 충족하는 데 어려움을 겪었습니다. 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)와 UC 버클리(UC Berkeley)의 과학자들은 Nature에 발표된 연구에서 강조된 바와 같이 이러한 단점을 해결하는 "마이크로커패시터"를 만들었습니다. 산화 하프늄과 산화 지르코늄의 가공된 박막으로 제작된 이 커패시터는 칩 제조에 일반적으로 사용되는 재료와 제조 기술을 사용합니다. 이를 차별화하는 점은 음의 정전 용량 재료를 사용하여 일반 커패시터보다 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 것입니다. 커패시터는 전기 회로의 기본 구성 요소 중 하나입니다. 이는 유전 물질(비금속 물질)로 분리된 두 개의 금속판 사이에 설정된 전기장에 에너지를 저장합니다. 전기화학 반응을 통해 에너지를 저장하는 배터리보다 전력을 빠르게 공급할 수 있고 수명도 더 깁니다. 그러나 이러한 이점은 에너지 밀도가 상당히 낮아지는 대가로 발생합니다. 아마도 이것이 우리가 노트북과 같은 장치가 아닌 이 기술로 구동되는 마우스와 같은 저전력 장치만을 본 이유일 것입니다. 또한 온칩 에너지 저장을 위해 마이크로커패시터 크기로 축소하면 문제가 더욱 악화됩니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/06/23/dbaa6d428a0292d50d3480d1d136853a.webp" alt="퀘이사존"> 연구진은 HfO2-ZrO2의 박막을 엔지니어링하여 음의 정전용량 효과를 달성함으로써 이 문제를 극복했습니다. 조성을 적절하게 조정함으로써 작은 전기장에도 쉽게 분극화되는 물질을 얻을 수 있었습니다. 연구팀은 필름의 에너지 저장 능력을 확장하기 위해 HfO2-ZrO2의 몇 층마다 원자 수준의 얇은 산화알루미늄 층을 배치하여 원하는 특성을 유지하면서 필름을 최대 100nm 두께까지 성장시킬 수 있었습니다. 이 필름을 3차원 마이크로 커패시터 구조에 통합하여 현재 최고의 정전 커패시터에 비해 9배 높은 에너지 밀도와 170배 높은 전력 밀도라는 기록적인 특성을 달성했습니다. 이는 엄청난 수치입니다. "우리가 얻은 에너지와 전력 밀도는 예상보다 훨씬 높습니다."라고 버클리 랩의 선임 과학자이자 UC 버클리 교수이자 프로젝트 책임자인 Sayeef Salahuddin은 말합니다. "우리는 수년 동안 음의 정전 용량 소재를 개발해 왔지만 이러한 결과는 매우 놀라웠습니다." 이 기술은 IoT, 에지 컴퓨팅 시스템, AI 프로세서와 같은 마이크로 디바이스에서 소형화된 에너지 저장장치에 대한 증가하는 수요를 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다. "이 기술을 통해 마침내 아주 작은 크기로 온칩에 완벽하게 통합된 에너지 저장과 전력 공급을 실현할 수 있게 되었습니다."라고 논문의 주요 저자 중 한 명인 Suraj Cheema는 말합니다. "마이크로 일렉트로닉스를 위한 에너지 기술의 새로운 영역을 열 수 있습니다." 획기적인 성과이지만 연구진은 아직 여기에 안주하지 않고 있습니다. 이제 연구진은 기술을 확장하고 풀사이즈 마이크로칩에 통합하는 동시에 필름의 음의 정전 용량을 더욱 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 하드웨어에 미치고 유저들을 사랑하는 남자, 퀘이사존 최고운영자 지름입니다.본 뉴스는 해외 매체의 단순 번역본으로 퀘이사존의 주관적인 견해가 포함되지 않았음을 밝혀드립니다.여러분들이 남겨 주신 소중한 댓글.. 진심으로 감사드립니다. 원문 출처 <a href="https://www.techspot.com/news/103504-major-capacitor-breakthrough-could-usher-microelectronics-170-times.html" target="_blank">techspot</a>

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