Indiumnitrid är ett mycket lovande material för användning i elektronik, men svårt att tillverka. Forskare vid LiU har utvecklat en ny molekyl med vilken de kan skapa indiumnitrid av hög kvalitet, vilket kan öppna upp för att använda indiumnitrid i exempelvis högfrekvenselektronik.

Bandbredden vi använder i dag för trådlös dataöverföring utnyttjas snart till sin fulla kapacitet. Om mängden data ska kunna fortsätta öka, behöver bandbredden ökas med fler frekvenser. Kanske kan materialet indiumnitrid vara en del av lösningen.

– Eftersom elektroner rör sig väldigt lätt genom indiumnitrid, innebär det att man kan skicka elektroner fram och tillbaka genom materialet i mycket hög hastighet och skapa signaler med väldigt hög frekvens. Det gör indiumnitrid lämpligt att använda i högfrekvenselektronik, exempelvis för nya frekvenser för trådlös dataöverföring, säger Henrik Pedersen, professor i oorganisk kemi vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet.

Indium och kväve

Indiumnitrid består av metallen indium och kväve. Det är ett halvledarmaterial, och kan därför användas för att göra transistorer, vilka är grunden för all elektronik. Problemet är att det är svårt att göra tunna filmer av indiumnitrid. Tunnfilmer av liknande halvledarmaterial skapas ofta med den beprövade metoden CVD (chemical vapour deposition), där temperaturer mellan 800 och 1 000 °C används. Men om man värmer indiumnitrid över 600 °C bryts det ner i sina beståndsdelar, indium och kvävgas.

Forskarna bakom den aktuella studien har i stället använt en variant av CVD-metoden som kallas atomlagerdeponering (ALD), som fungerar vid lägre temperaturer. De har utvecklat en ny molekyl, en så kallad indiumtriazenid. Ingen hade forskat på sådana indiumtriazenider tidigare och LiU-kemisterna fann snart att triazenidmolekylen har stor potential som startmaterial vid tillverkning av tunnfilmer.

Jämfört med tidigare testade molekyler bytte forskarna ut kolatomer mot kväveatomer, och fick en molekyl med en indiumatom i mitten, omgiven av tre molekylfragment, där tre kväve bildar en ”brygga” (triazenid).
Karl Rönnby

Ren från föroreningar

De flesta elektronikmaterial måste skapas genom att tunnfilmen växer på en yta som styr hur strukturen på kristallen i elektronikmaterialet blir, så kallad epitaxiell tillväxt. Forskarna visar att det är möjligt med epitaxiell tillväxt av indiumnitrid om kiselkarbid används som substrat, något som inte visats tidigare. Dessutom är indiumnitriden som de skapar på det här sättet mycket ren från föroreningar och bland den bästa indiumnitriden i världen.

– Molekylen som vi har skapat, en indiumtriazenid, öppnar upp för att använda indiumnitrid i elektronik. Vi har visat att man kan göra indiumnitrid på ett sätt som gör att den blir tillräckligt ren för att man verkligen ska kunna prata om den som ett riktigt elektronikmaterial, säger Henrik Pedersen.

Dessutom gjorde forskarna en annan upptäckt. Den rådande synen inom ALD-fältet är att molekylerna inte ska reagera eller sönderdelas på något sätt i gasfasen. Men när forskarna varierade temperaturen under beläggningsprocessen upptäckte de att det fanns inte bara ett, utan två temperaturintervall där processen var stabil.

Mindre fragment i gasfasen

– Indiumtriazeniden bryts ner till mindre fragment i gasfasen vilket ger en bättre ALD-process. Det är ett paradigmskifte inom ALD att använda molekyler som inte är helt stabila i gasfasen. Vi visar att om vi låter vår nya molekyl brytas ner lite i gasfasen blir slutresultatet bättre, säger Henrik Pedersen.

Forskarna utforskar nu liknande triazenidmolekyler med andra metaller, vilket gett lovande resultat för att skapa molekyler för ALD även med dessa metaller. Studien har genomförts tillsammans med forskare från Sveriges Lantbruksuniversitet i Uppsala och Carleton University i Ottawa, Kanada.

Vetenskaplig artikel:

An Situ Activation of an Indium(III) Triazenide Precursor for Epitaxial Growth of Indium Nitride by Atomic Layer Deposition. Chemistry of Materials.Nathan J. O’Brien, Polla Rouf, Rouzbeh Samii, Karl Rönnby, Sydney C. Buttera, Chih-Wei Hsu, Ivan G. Ivanov, Vadim Kessler, Lars Ojamäe och Henrik Pedersen.

Kontakt:

Henrik Pedersen, professor, henrik.pedersen@liu.se

Inlägget Molekylbygge banar väg för bättre elektronikmaterial dök först upp på forskning.se.

Läs mer

Hur en växt fungerar beror på komplexa interaktioner mellan gener, proteiner och metaboliter. Men att identifiera dessa genetiska egenskaper är utmanande, särskilt när sekvensen av genomet (arvsmassan) inte är så bra. Nu har forskare från Umeå universitet hittat ett sätt att förbättra genominformationen från europeisk asp.

Det är Bastian Schiffthaler vid Umeå Plant Science Center som har förbättrat genominformationen från europeisk asp och utvecklat bioinformatikverktyg för att analysera interaktioner mellan gener och proteiner.

När man sekvenserar en genuppsättning (ett genom), delas DNA normalt upp i enorma mängder små bitar. Bitarnas DNA-sekvens bestäms och sedan använder man avancerade dataprogram för att pussla ihop informationen till överlappande regioner av de små bitarna i en iterativ (upprepad) process som till slut, i idealfallet kan återskapa kromosomer i sin fulla längd.

Träd har komplexa genom

För träd, som ofta har mycket komplexa genom, är de flesta tillgängliga genomsekvenserna inte särskilt sammanhängande. Bastian Schiffthaler har i sin avhandling arbetat med att förbättra sekvenserna och metoderna med fokus på europeisk asp.

Genomsekvensen för asp är redan ganska bra jämfört med till exempel gran men den är fortfarande fragmenterad vilket gör det svårt att utföra vissa analyser. Exempel på detta är så kallad Genome-wide association studies, GWAS, eller studier av trädens evolutionära historia.

– Vi använde de senaste metoderna för genomsekvensering som ger långa sekvenser sekvensering, tillsammans med mycket exakta korta sekvenser, och kunde på så sätta ihop bitarna till längre segment, som sedan kunde kopplas samman till hela kromosomer, säger Bastian Schiffthaler..

– Eftersom vi använt närmare 20 000 genetiska markörer är den genetiska kartan en av de mest ambitiösa som skapats för någon organism hittills. Det var en överväldigande mängd information som vanligt använda gratisprogram inte kunde hantera

Små delberäkningar hanterades parallellt

Att göra dessa analyser ”helt perfekt” även med bara sextio markörer skulle ta fler beräkningar än det finns atomer i universum. Därför måste all programvara förlita sig på approximationer, men även de tidigare använda sådana är för långsamma för etdataset av denna storlek.

För att lösa problemet utvecklade Bastian Schiffthaler ”BatchMap”, ett programvarupaket som snabbar upp dessa beräkningar. Programvaran delar upp beräkningar i små delar, som är enkla att beräkna och kan hanteras parallellt. Detta minskade drastiskt beräkningstiden och Bastian Schiffthaler kunde producera en oerhört exakt karta över genetiska markörer för den aspens kromosomer. Sedan ”BatchMap” skapats har programvaran använts av andra genomprojekt till exempel av de som studerar gran och jordgubbar.

Nätverk av gener styr bladformen

– Vi ville utvärdera den nya genkartan för att med GWAS leta efter gener som styr metablismen av så kallade salicinoider. Dessa ämnen finns endast i arter av Populus och Salix och hjälper till att skydda växten mot växtätare. Jämfört med tidigare försök med den mer sämre kartan kunde vi se att vår nya genomversion förbättrade analysen av denna komplexa egenskap mycket och vi kunde bättre förstå i utvecklingen av de olika Populus-arterna, förklarar Bastian Schiffthaler.

Att identifiera gener som kontrollerar mer komplexa egenskaper är en stor utmaning. Bastian Schiffthaler studerade också variation i bladform i europeisk asp, en komplex egenskap som ärvs från föräldrarna men som fortfarande är mycket olika mellan individer. Resultatet visar att bladformen styrs av ett komplext nätverk av många olika gener, men där varje gen ofta har endast ett litet inflytande på den slutliga bladformen. Andra egenskaper, till exempel människans längd, styrs på liknande sätt.

Analys av egenskaper i alla stadier

Bastian Schiffthaler antog att för att bättre förstå funktionerna hos egenskaper som bladform behövs en integrerad strategi där egenskaper analyseras i alla stadier som bidrar till bladens tillkomst. Han utvecklade därför ”Seidr”, ett verktyg för att studera interaktioner mellan gener som aktivt görs till protein i en organism.

– Jag hoppas att integrering av ”Seidr” med andra typer av data skall göra det möjligt för forskare att bättre förutsäga komplexa egenskaper i träd i framtiden.

Avhandlingen:

Embracing the Data Flood – Integrating Diverse Data to Improve Phenotype Association Discovery in Forest Trees.

Kontakt:

Bastian Schiffthaler, Institutionen för fysiologisk botanik, Umeå Plant Science Centre vid Umeå Universitet, Bastian.Schiffthaler@umu.se

Inlägget Att leta upp rimliga resultat ur komplexa träddata dök först upp på forskning.se.

Läs mer

Det handlar inte bara om styrdokument, utan också om vad individernas egna uppfattningar. Det konstaterar Kristina Belančić vid Umeå universitet efter att ha undersökt vad som påverkar hur samiska språket används i sameskolan. Hennes forskning visar att elever vill använda samiska men tycker sig ha begränsade möjligheter och svårt att utveckla både skrift- och talspråk.

– Å ena sidan riskerar samiska att hämmas då samiska inte anses lika viktigt som svenska enligt styrdokumenten. Å andra sidan möjliggör elevens positiva uppfattningar, om språk och dess omgivning, samisk språkanvändning, säger Kristina Belancic.

Hon är doktorand vid institutionen för språkstudier på Umeå universitet och har studerat vilka faktorer som möjliggör eller hindrar samisk språkanvändning i sameskolan: styrdokument i relation till samiska, kursplanernas skrivningar i samiska och svenska, hur lärare och elever ser på den samiska språkanvändningen.

– Olika faktorer på policynivå kan påverka att samisk språkanvändning ökar eller minskar. En faktor som ökar språkanvändningen i sameskolan är att både svenska och samiska kan användas som undervisningsspråk enligt policydokumenten.

Samtidigt visar studien att kursplanernas skrivningar i samiska och svenska inte ger eleverna likvärdiga möjligheter att utveckla sina språk och en funktionell tvåspråkighet.

– Svenska beskrivs som ett akademiskt språk, medan samiska beskrivs som ett språk som används muntligt och för vardagskommunikation.

Ojämn tillgång till språk

Elever som läser samiska har rätt till 800 timmar medan elever som läser svenska har rätt till 910 timmar totalt under låg- och mellanstadiet. I nuläget finns inga nationella prov i ämnet samiska i årskurs 3 och 6 för elever i sameskolan.

Den ojämna tillgången till språk, mindre antal timmar i samiska och inga nationella prov, är faktorer som leder till minskad språkanvändning och väcker frågor om vilken makt och status de båda språken ges.

– Även om styrdokumenten inte ger elever samma förutsättningar att använda samiska och svenska, spelar individens uppfattningar en viktig roll för språkanvändning. Positiva attityder och viljan att använda språket är en faktor som möjliggör språkanvändning. Dessutom kan elevernas uppfattningar påverka deras egna språkpraktiker, men även skapa nya arenor för samisk språkanvändning.

– En annan faktor som kan öka språkanvändning är utelek, eftersom utelek ger elever flexibilitet att förhandla om sina språk. Det är viktigt att uteleken representerar elevernas intresse och kultur. De flesta elever identifierar sig med det samiska språket även om de inte talar samiska flytande.

Avhandlingen visar även att elever vill använda samiska men tycker sig ha begränsade möjligheter att använda språket, samt svårigheter att utveckla sitt skrift- och talspråk i samiska. Detta speglar att styrdokumenten inte ger eleverna samma förutsättningar att utveckla samiska och svenska.

Avhandling:

Language policy and Sámi education in Sweden: Ideological and implementational spaces for Sámi language use

Kontakt:

Kristina Belančić, doktorand vid institutionen för språkstudier på Umeå universitet,