یک روش جدید برای قرار دادن لایه‌های نیمه‌رسانا به نازکی چند نانومتر نه تنها به یک کشف علمی، بلکه به نوع جدیدی از ترانزیستور برای دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت منجر شده است. نتیجه که در Applied Physics Letters منتشر شده است، علاقه زیادی را برانگیخته است.
این دستاورد حاصل همکاری نزدیک بین دانشمندان دانشگاه لینکوپینگ و SweGaN، یک شرکت فرعی از تحقیقات علم مواد در LiU است. این شرکت قطعات الکترونیکی سفارشی را از نیترید گالیوم تولید می کند.
نیترید گالیم، GaN، نیمه هادی است که برای دیودهای ساطع نور کارآمد استفاده می شود. با این حال، ممکن است در کاربردهای دیگر مانند ترانزیستورها نیز مفید باشد، زیرا می تواند دما و قدرت جریان بالاتری را نسبت به بسیاری از نیمه هادی های دیگر تحمل کند. اینها ویژگی های مهمی برای قطعات الکترونیکی آینده هستند، به ویژه برای قطعات مورد استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی.
بخار نیترید گالیم روی یک ویفر از کاربید سیلیکون متراکم شده و یک پوشش نازک را تشکیل می دهد. روشی که در آن یک ماده کریستالی بر روی زیرلایه دیگری رشد می کند به عنوان "اپیتاکسی" شناخته می شود. این روش اغلب در صنعت نیمه هادی استفاده می شود زیرا آزادی زیادی در تعیین ساختار کریستالی و ترکیب شیمیایی لایه نانومتری ایجاد می کند.
ترکیبی از نیترید گالیوم، GaN و کاربید سیلیکون، SiC (که هر دو می توانند میدان های الکتریکی قوی را تحمل کنند)، تضمین می کند که مدارها برای کاربردهایی که در آنها به توان های بالا نیاز است، مناسب هستند.
تناسب در سطح بین دو ماده کریستالی، نیترید گالیوم و کاربید سیلیکون، ضعیف است. اتم ها در نهایت با یکدیگر هماهنگ نیستند که منجر به شکست ترانزیستور می شود. این مورد توسط تحقیقات مورد بررسی قرار گرفته است، که متعاقباً منجر به یک راه حل تجاری شد که در آن یک لایه نازک تر از نیترید آلومینیوم بین دو لایه قرار داده شد.
مهندسان SweGaN به طور تصادفی متوجه شدند که ترانزیستورهای آنها می توانند با قدرت میدان بسیار بالاتری از آنچه انتظار داشتند کنار بیایند و در ابتدا نتوانستند دلیل آن را بفهمند. پاسخ را می توان در سطح اتمی - در چند سطح میانی حیاتی در داخل اجزا پیدا کرد.
محققان LiU و SweGaN، به رهبری لارس هالتمن و جون لو از LiU، در Applied Physics Letters توضیحی درباره این پدیده ارائه کردند و روشی را برای ساخت ترانزیستورهایی با توانایی بیشتر برای مقاومت در برابر ولتاژ بالا توصیف کردند.
دانشمندان مکانیسم رشد اپیتاکسیال ناشناخته ای را کشف کرده اند که نام آن را "رشد همپایی ترانس مورفیک" گذاشته اند. این باعث می شود که کرنش بین لایه های مختلف به تدریج در چند لایه اتم جذب شود. این بدان معنی است که آنها می توانند دو لایه، نیترید گالیوم و نیترید آلومینیوم را بر روی کاربید سیلیکون به گونه ای رشد دهند تا در سطح اتمی نحوه ارتباط لایه ها با یکدیگر در ماده را کنترل کنند. در آزمایشگاه آنها نشان داده اند که این ماده در برابر ولتاژهای بالا، تا 1800 ولت مقاومت می کند. اگر چنین ولتاژی روی یک جزء کلاسیک مبتنی بر سیلیکون قرار گیرد، جرقه ها شروع به پرواز می کنند و ترانزیستور از بین می رود.
ما به SweGaN تبریک می گوییم که آنها شروع به بازاریابی این اختراع می کنند. نشان دهنده همکاری کارآمد و استفاده از نتایج تحقیقات در جامعه است. لارس هالتمن می گوید: به دلیل تماس نزدیکی که با همکاران قبلی خود که اکنون برای شرکت کار می کنند، تحقیقات ما به سرعت در خارج از دنیای آکادمیک نیز تأثیر می گذارد.
مواد ارائه شده توسط دانشگاه لینکوپینگ. نوشته اصلی توسط مونیکا وستمن اسونسلیوس. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.
با خبرنامه های ایمیل رایگان ScienceDaily که روزانه و هفتگی به روز می شوند، آخرین اخبار علمی را دریافت کنید. یا فیدهای اخبار ساعتی را در RSS Reader خود مشاهده کنید:
نظر خود را در مورد ScienceDaily به ما بگویید - ما از نظرات مثبت و منفی استقبال می کنیم. آیا در استفاده از سایت مشکلی دارید؟ سوالات؟
زمان ارسال: مه-11-2020