Nova metodo por kunigi tavolojn de duonkonduktaĵoj tiel maldikaj kiel kelkaj nanometroj rezultigis ne nur sciencan eltrovaĵon sed ankaŭ novan specon de transistoro por altpotencaj elektronikaj aparatoj. La rezulto, publikigita en Applied Physics Letters, vekis grandegan intereson.
La atingo estas la rezulto de proksima kunlaboro inter sciencistoj ĉe Linköping University kaj SweGaN, kromprodukta firmao de materialscienco-esplorado ĉe LiU. La firmao produktas tajloritajn elektronikajn komponentojn de galiumnitruro.
Galiumnitruro, GaN, estas duonkonduktaĵo uzita por efikaj lum-elsendantaj diodoj. Ĝi povas, aliflanke, ankaŭ esti utila en aliaj aplikoj, kiel ekzemple transistoroj, ĉar ĝi povas elteni pli altajn temperaturojn kaj nunajn fortojn ol multaj aliaj duonkonduktaĵoj. Ĉi tiuj estas gravaj propraĵoj por estontaj elektronikaj komponantoj, ne laste por tiuj uzataj en elektraj veturiloj.
Galiumnitrudvaporo estas permesita kondensi sur oblato el siliciokarbido, formante maldikan tegaĵon. La metodo en kiu unu kristala materialo estas kultivita sur substrato de alia estas konata kiel "epitaksio". La metodo ofte estas uzita en la semikonduktaĵindustrio ĉar ĝi disponigas grandan liberecon en determinado de kaj la kristalstrukturo kaj la kemia kunmetaĵo de la nanometra filmo formita.
La kombinaĵo de galiumnitruro, GaN, kaj siliciokarbido, SiC (kiuj ambaŭ povas elteni fortajn elektrajn kampojn), certigas ke la cirkvitoj taŭgas por aplikoj en kiuj altaj potencoj estas bezonataj.
La agordo ĉe la surfaco inter la du kristalaj materialoj, galiumnitruro kaj siliciokarbido, estas tamen malbona. La atomoj finas malkongruaj unu kun la alia, kio kondukas al fiasko de la transistoro. Ĉi tio estis traktita per esplorado, kiu poste kondukis al komerca solvo, en kiu eĉ pli maldika tavolo de aluminionitruro estis metita inter la du tavoloj.
La inĝenieroj ĉe SweGaN hazarde rimarkis, ke iliaj transistoroj povus elteni signife pli altajn kampofortojn ol ili atendis, kaj ili komence ne povis kompreni kial. La respondo povas esti trovita ĉe la atomnivelo - en kelkaj kritikaj mezaj surfacoj ene de la komponentoj.
Esploristoj ĉe LiU kaj SweGaN, gviditaj de Lars Hultman kaj Jun Lu de LiU, prezentas en Applied Physics Letters klarigon pri la fenomeno, kaj priskribas metodon por fabriki transistorojn kun eĉ pli granda kapablo rezisti altajn tensiojn.
La sciencistoj malkovris antaŭe nekonatan epitaksian kreskomekanismon, kiun ili nomis "transmorfa epitaksia kresko". Ĝi igas la streĉon inter la malsamaj tavoloj esti iom post iom absorbita tra paro da tavoloj da atomoj. Tio signifas ke ili povas kreskigi la du tavolojn, galiumnitruron kaj aluminionitruron, sur siliciokarbido en maniero por kontroli sur la atomnivelo kiel la tavoloj estas rilataj al unu la alian en la materialo. En la laboratorio ili montris, ke la materialo eltenas altajn tensiojn, ĝis 1800 V. Se tia tensio estus metita trans klasikan silician komponanton, fajreroj ekflugus kaj la transistoro estus detruita.
"Ni gratulas SweGaN ĉar ili komencas surmerkatigi la inventon. Ĝi montras efikan kunlaboron kaj la utiligon de esplorrezultoj en socio. Pro la proksima kontakto, kiun ni havas kun niaj antaŭaj kolegoj, kiuj nun laboras por la kompanio, nia esplorado rapide efikas ankaŭ ekster la akademia mondo,” diras Lars Hultman.
Materialoj provizitaj de Linköping University. Originalo verkita de Monica Westman Svenselius. Noto: Enhavo povas esti redaktita por stilo kaj longeco.
Ricevu la plej novajn sciencajn novaĵojn per la senpagaj retpoŝtaj informiloj de ScienceDaily, ĝisdatigitaj ĉiutage kaj ĉiusemajne. Aŭ rigardu ĉiuhore ĝisdatigitajn novaĵojn en via RSS-leganto:
Diru al ni, kion vi pensas pri ScienceDaily — ni bonvenigas ambaŭ pozitivajn kaj negativajn komentojn. Ĉu vi havas problemojn uzante la retejon? Ĉu demandoj?
Afiŝtempo: majo-11-2020