'n Nuwe metode om lae halfgeleiers so dun soos 'n paar nanometer aanmekaar te pas, het nie net 'n wetenskaplike ontdekking tot gevolg gehad nie, maar ook 'n nuwe tipe transistor vir hoëkrag elektroniese toestelle. Die resultaat, gepubliseer in Applied Physics Letters, het groot belangstelling gewek.
Die prestasie is die resultaat van 'n noue samewerking tussen wetenskaplikes by Linköping Universiteit en SweGaN, 'n afwentelmaatskappy van materiaalwetenskapnavorsing by LiU. Die maatskappy vervaardig pasgemaakte elektroniese komponente van galliumnitried.
Galliumnitried, GaN, is 'n halfgeleier wat gebruik word vir doeltreffende liguitstralende diodes. Dit kan egter ook nuttig wees in ander toepassings, soos transistors, aangesien dit hoër temperature en stroomsterktes as baie ander halfgeleiers kan weerstaan. Dit is belangrike eienskappe vir toekomstige elektroniese komponente, nie die minste vir dié wat in elektriese voertuie gebruik word nie.
Galliumnitrieddamp word toegelaat om op 'n wafel van silikonkarbied te kondenseer, wat 'n dun laag vorm. Die metode waarin een kristallyne materiaal op 'n substraat van 'n ander gekweek word, staan bekend as "epitaxy". Die metode word dikwels in die halfgeleierbedryf gebruik aangesien dit groot vryheid bied in die bepaling van beide die kristalstruktuur en die chemiese samestelling van die nanometerfilm wat gevorm word.
Die kombinasie van galliumnitried, GaN, en silikonkarbied, SiC (wat albei sterk elektriese velde kan weerstaan), verseker dat die stroombane geskik is vir toepassings waarin hoë kragte benodig word.
Die passing by die oppervlak tussen die twee kristallyne materiale, galliumnitried en silikonkarbied, is egter swak. Die atome kom uiteindelik nie ooreen met mekaar nie, wat lei tot mislukking van die transistor. Dit is aangespreek deur navorsing, wat daarna gelei het tot 'n kommersiële oplossing, waarin 'n nog dunner laag aluminiumnitried tussen die twee lae geplaas is.
Die ingenieurs by SweGaN het toevallig opgemerk dat hul transistors aansienlik hoër veldsterktes kon hanteer as wat hulle verwag het, en hulle kon aanvanklik nie verstaan hoekom nie. Die antwoord kan op atoomvlak gevind word - in 'n paar kritieke tussenoppervlakke binne die komponente.
Navorsers by LiU en SweGaN, onder leiding van LiU se Lars Hultman en Jun Lu, bied in Applied Physics Letters 'n verduideliking van die verskynsel aan, en beskryf 'n metode om transistors te vervaardig met 'n selfs groter vermoë om hoë spanning te weerstaan.
Die wetenskaplikes het 'n voorheen onbekende epitaksiale groeimeganisme ontdek wat hulle "transmorfiese epitaksiale groei" genoem het. Dit veroorsaak dat die spanning tussen die verskillende lae geleidelik oor 'n paar lae atome geabsorbeer word. Dit beteken dat hulle die twee lae, galliumnitried en aluminiumnitried, op silikonkarbied kan laat groei op 'n manier om op atoomvlak te beheer hoe die lae met mekaar in die materiaal verband hou. In die laboratorium het hulle gewys dat die materiaal hoë spannings weerstaan, tot 1800 V. As so 'n spanning oor 'n klassieke silikon-gebaseerde komponent geplaas word, sal vonke begin spat en die transistor vernietig word.
“Ons wens SweGaN geluk toe hulle die uitvinding begin bemark. Dit toon doeltreffende samewerking en die benutting van navorsingsresultate in die samelewing. As gevolg van die noue kontak wat ons het met ons vorige kollegas wat nou vir die maatskappy werk, het ons navorsing vinnig 'n impak ook buite die akademiese wêreld,” sê Lars Hultman.
Materiaal verskaf deur Linköping Universiteit. Oorspronklik geskryf deur Monica Westman Svenselius. Let wel: Inhoud kan geredigeer word vir styl en lengte.
Kry die jongste wetenskapnuus met ScienceDaily se gratis e-posnuusbriewe, wat daagliks en weekliks opgedateer word. Of bekyk uurlikse bygewerkte nuusvoere in jou RSS-leser:
Vertel ons wat jy van ScienceDaily dink - ons verwelkom beide positiewe en negatiewe kommentaar. Het u enige probleme met die gebruik van die webwerf? Vrae?
Postyd: 11 Mei 2020