Artikeln har publicerats i tidningen Yliopisto 3/2023.
När el överförs från högspänningsledningar till lågspänningsledningar eller när elströmmen fördelas i en elbil krävs högeffektiva strömbrytare och transformatorer. När el transformeras går cirka 10–30 procent av effekten förlorad.
– Samhället blir alltmer elektrifierat, och energisvinnet har en stor inverkan på energihushållningen. Med nya halvledarmaterial kan svinnet reduceras rejält, säger Filip Tuomisto, professor i experimentell materialfysik.
Idag används kiselkarbid, en förening av kisel och kol, i högeffektiva transformatorer och strömbrytare. Kiselkarbid klassificeras som ett halvledarmaterial med stort energigap. Som en del av ett omfattande internationellt nätverk undersöker Tuomisto och hans kollegor undersöker aluminiumgalliumnitrid och aluminiumgalliumoxid som ersättare för kiselkarbid. Dessa två klassificeras som halvledarmaterial med mycket stort energigap.
– Med energigapets storlek syftar man på hur svårt det är att få halvledaren att leda elektricitet. När elledningsförmågan är dålig blir det också mindre energisvinn.
Finessen med halvledare är att en mycket liten mängd önskade föroreningar i en halvledare aktiverar den så att den leder elektricitet. I oxid- och nitridföreningar är kisel en sådan önskad förorening.
I acceleratorlaboratoriet undersöker Tuomisto och hans arbetsgrupp den optimala halten kisel i dessa föreningar.
– Vi kan också modifiera de här materialen genom att skjuta in kisel i föreningarna.
I februari beviljades Filip Tuomisto och hans arbetsgrupp 200 000 euro av Finska kulturfonden för sin forskning om utvecklingen av halvledarmaterial med mycket stort energigap som kan användas för grön elektronik.
Tidningen Yliopisto är en vetenskapstidskrift vid Helsingfors universitetsom följer journalistreglerna.