Новы метад злучэння слаёў паўправаднікоў таўшчынёй у некалькі нанаметраў прывёў не толькі да навуковага адкрыцця, але і да новага тыпу транзістараў для магутных электронных прылад. Вынік, апублікаваны ў Applied Physics Letters, выклікаў вялікую цікавасць.
Дасягненне з'яўляецца вынікам цеснага супрацоўніцтва паміж навукоўцамі Лінчэпінгскага ўніверсітэта і SweGaN, кампаніяй, якая аддзяляецца ад матэрыялазнаўчых даследаванняў LiU. Кампанія вырабляе індывідуальныя электронныя кампаненты з нітрыду галію.
Нітрыд галію, GaN, - гэта паўправаднік, які выкарыстоўваецца для эфектыўных святлодыёдаў. Аднак ён можа быць карысным і ў іншых прылажэннях, такіх як транзістары, паколькі можа вытрымліваць больш высокія тэмпературы і сілу току, чым многія іншыя паўправаднікі. Гэта важныя ўласцівасці для будучых электронных кампанентаў, не ў апошнюю чаргу для тых, якія выкарыстоўваюцца ў электрамабілях.
Пары нітрыду галію кандэнсуюцца на пласціне з карбіду крэмнія, утвараючы тонкае пакрыццё. Метад, пры якім адзін крышталічны матэрыял вырошчваецца на падкладцы іншага, вядомы як «эпітаксія». Метад часта выкарыстоўваецца ў паўправадніковай прамысловасці, паколькі ён дае вялікую свабоду ў вызначэнні як крышталічнай структуры, так і хімічнага складу ўтворанай нанаметровай плёнкі.
Камбінацыя нітрыду галію, GaN і карбіду крэмнію, SiC (абодва з якіх могуць супрацьстаяць моцным электрычным палям), гарантуе, што схемы падыходзяць для прыкладанняў, у якіх неабходныя вялікія магутнасці.
Адпаведнасць на паверхні паміж двума крышталічнымі матэрыяламі, нітрыдам галію і карбідам крэмнію, аднак дрэнная. Атамы ў выніку не супадаюць адзін з адным, што прыводзіць да выхаду транзістара з ладу. Гэта было вырашана даследаваннем, якое пасля прывяло да камерцыйнага рашэння, у якім яшчэ больш тонкі пласт нітрыду алюмінія быў размешчаны паміж двума пластамі.
Інжынеры SweGaN выпадкова заўважылі, што іх транзістары могуць справіцца з значна большай напружанасцю поля, чым яны чакалі, і спачатку не маглі зразумець, чаму. Адказ можна знайсці на атамным узроўні — у пары крытычных прамежкавых паверхняў унутры кампанентаў.
Даследчыкі LiU і SweGaN на чале з Ларсам Хултманам і Джун Лу з LiU прадстаўляюць у Applied Physics Letters тлумачэнне гэтай з'явы і апісваюць метад вытворчасці транзістараў з яшчэ большай здольнасцю супрацьстаяць высокім напружанням.
Навукоўцы выявілі раней невядомы механізм эпітаксіяльнага росту, які яны назвалі «трансморфным эпітаксіяльным ростам». Гэта прыводзіць да таго, што напружанне паміж рознымі пластамі паступова паглынаецца праз пару слаёў атамаў. Гэта азначае, што яны могуць вырошчваць два пласта, нітрыд галію і нітрыд алюмінію, на карбідзе крэмнія такім чынам, каб кантраляваць на атамным узроўні, як пласты звязаны адзін з адным у матэрыяле. У лабараторыі яны паказалі, што матэрыял вытрымлівае высокае напружанне, да 1800 В. Калі б такое напружанне падаць на класічны крэмніевы кампанент, пачнуць ляцець іскры і транзістар будзе разбураны.
«Мы віншуем SweGaN з тым, што яны пачынаюць прадаваць вынаходніцтва. Гэта паказвае эфектыўнае супрацоўніцтва і выкарыстанне вынікаў даследаванняў у грамадстве. Дзякуючы цесным кантактам з нашымі папярэднімі калегамі, якія цяпер працуюць у кампаніі, нашы даследаванні хутка аказваюць уплыў і за межамі акадэмічнага свету», — кажа Ларс Хултман.
Матэрыялы прадастаўлены Лінчэпінгскім універсітэтам. Арыгінал напісаны Монікай Вестман Свенселіус. Заўвага: змесціва можна рэдагаваць па стылі і працягласці.
Атрымлівайце апошнія навіны навукі з бясплатнымі інфармацыйнымі бюлетэнямі ScienceDaily, якія абнаўляюцца штодня і штотыдзень. Або праглядайце стужкі навін, якія абнаўляюцца штогадзіны, у счытвальніку RSS:
Раскажыце нам, што вы думаеце пра ScienceDaily — мы вітаем як станоўчыя, так і адмоўныя каментарыі. Узніклі праблемы з выкарыстаннем сайта? Ёсць пытанні?
Час публікацыі: 11 мая 2020 г