Magneettiset materiaalit elektroniikassa – Miksi magnesiumehoksia käytetään puolijohteissa?

Elektroniikka on kehittynyt huimasti viime vuosikymmeninä, ja tämän kehityksen taustalla ovat olleet erilaiset materiaalit, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet. Yksi näistä mielenkiintoisista materiaaleista on magnesiumoksidi (MgO), joka on osoittautunut hyödylliseksi puolijohdeteollisuudessa.

Magnesiumoksidi on valkoinen tai harmaa kiteinen aine, jonka kemiallinen kaava on MgO. Se kuuluu ionisinkkiteihin, joissa magnesium- ja happiatomit ovat järjestettyjä positiivisilla ja negatiivisilla varauskeskuksillaan. Magnesiumoksidi on erittäin stabiili yhdiste ja kestää korkeita lämpötiloja.

Magnesiumoksidin ominaisuudet puolijohdemateriaalina:

• Erinomainen dielektrinen materiaali: MgO:lla on korkea dielektrinen vakio (ε ~ 9,8) ja alhainen dielektrinen häviökerroin, mikä tekee siitä ihanteellisen eristeaineen puolijohteissa.
• Korkeat lämpötilan sietokyvyt: Magnesiumoksidi kestää korkeita lämpötiloja (yli 2800 °C), joten se soveltuu hyvin kuumien puolijohdeprosessien käyttöön, joissa tarvitaan kestäviä materiaaleja.
• Kemialliset ominaisuudet: MgO:lla on erittäin hyvä kemiallinen stabiilisuus ja alhainen reagoivuus muiden materiaalien kanssa.

Magnesiumoksidin käyttö puolijohdeteollisuudessa:

| Sovellus | Kuvaus |

|—|—| | Eräisteaine: | Magnesiumoksidia käytetään eristeaineena transistoreissa ja integroitujen piirien (IC) rakenteissa, estämään virran kulkemista ei-toivottuihin kohtiin. | | Dielektrinen kerros: | MgO-kerroksia käytetään kondensaattoreiden dielektriseen materiaaliin, jolloin saavutetaan korkea kapasitanssi ja alhainen vuotava virta. | | Kontaktimateriaali: | Magnesiumoksidi sopii myös kontaktimaateriaaliksi metalleihin, koska sen ominaisuudet mahdollistavat tehokkaan virran johtamisen. |

Magnesiumoksidin tuotanto:

Magnesiumoksidia voidaan valmistaa useilla eri menetelmillä:

• Termisesti pelkistys: Magnesiumoksidi saadaan kuumentamalla magnesiumkarbonaattia (MgCO3) korkeaan lämpötilaan (noin 800 °C), jolloin hiilidioksidi haihtuu ja jää jäljelle magnesiumoksidi.

• Reaktio magneesiumin ja hapen välillä: Magnesium reagoi ilmassa olevan hapen kanssa ja muodostaa magnesiumoksidia.

Magnesiumoksidin tulevaisuus elektroniikassa:

Magnesiumoksidin ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä lupaavan materiaalin jatkokehityksen kannalta. Puolijohteiden miniatyrisointi etenee, ja MgO:n korkea dielektrinen vakio ja stabiilisuus ovat tärkeitä tekijöitä uuden sukupolven puolijohdelaitteissa. Lisäksi magnesiumoksidi voi olla tärkeä osa tulevia energia- tehokkaita elektroniikkaa, kuten LED-valoja ja aurinkokennoja.

Huomautus: Vaikka magnesiumoksidi on lupaava materiaali, sen käyttö puolijohdeteollisuudessa on vasta alkuvaiheessa. Tulevaisuudessa MgO:n ominaisuuksia voidaan parantaa ja uusia sovelluskohteita kehitetään.