Մի քանի նանոմետրի չափ բարակ կիսահաղորդիչների շերտերը միմյանց տեղավորելու նոր մեթոդը հանգեցրել է ոչ միայն գիտական հայտնագործության, այլև բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերի նոր տեսակի տրանզիստորի: Արդյունքը, որը հրապարակվել է Applied Physics Letters-ում, մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել։
Ձեռքբերումը Linköping համալսարանի գիտնականների և SweGaN-ի՝ LiU-ի նյութերի գիտական հետազոտությունների սպին-օֆ ընկերության սերտ համագործակցության արդյունք է: Ընկերությունն արտադրում է հարմարեցված էլեկտրոնային բաղադրիչներ գալիումի նիտրիդից:
Գալիումի նիտրիդը՝ GaN, կիսահաղորդիչ է, որն օգտագործվում է արդյունավետ լուսարձակող դիոդների համար։ Այնուամենայնիվ, այն կարող է օգտակար լինել նաև այլ ծրագրերում, ինչպիսիք են տրանզիստորները, քանի որ այն կարող է դիմակայել ավելի բարձր ջերմաստիճանների և ընթացիկ ուժի, քան շատ այլ կիսահաղորդիչներ: Սրանք կարևոր հատկություններ են ապագա էլեկտրոնային բաղադրիչների համար, հատկապես էլեկտրական մեքենաներում օգտագործվողների համար:
Գալիումի նիտրիդի գոլորշին թույլատրվում է խտանալ սիլիցիումի կարբիդի վաֆլի վրա՝ ձևավորելով բարակ ծածկույթ: Մեթոդը, որով մեկ բյուրեղային նյութ աճեցվում է մյուսի հիմքի վրա, հայտնի է որպես «էպիտաքսիա»։ Մեթոդը հաճախ օգտագործվում է կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ, քանի որ այն մեծ ազատություն է տալիս ձևավորված նանոմետրային թաղանթի և՛ բյուրեղային կառուցվածքը, և՛ քիմիական բաղադրությունը որոշելու հարցում:
Գալիումի նիտրիդի, GaN-ի և սիլիցիումի կարբիդի՝ SiC-ի համադրությունը (երկուսն էլ կարող են դիմակայել ուժեղ էլեկտրական դաշտերին) ապահովում է, որ սխեմաները հարմար են այնպիսի ծրագրերի համար, որոնցում անհրաժեշտ է բարձր հզորություն:
Երկու բյուրեղային նյութերի` գալիումի նիտրիդի և սիլիցիումի կարբիդի միջև մակերեսին համապատասխանությունը, սակայն, վատ է: Ատոմներն ավարտվում են միմյանց հետ անհամապատասխանությամբ, ինչը հանգեցնում է տրանզիստորի ձախողմանը: Դրան լուծվել է հետազոտությունը, որը հետագայում հանգեցրել է առևտրային լուծման, որտեղ ալյումինի նիտրիդի նույնիսկ ավելի բարակ շերտ է դրվել երկու շերտերի միջև:
SweGaN-ի ինժեներները պատահաբար նկատեցին, որ իրենց տրանզիստորները կարող էին հաղթահարել զգալիորեն ավելի մեծ դաշտի ուժերը, քան նրանք ակնկալում էին, և նրանք սկզբում չէին կարողանում հասկանալ, թե ինչու: Պատասխանը կարելի է գտնել ատոմային մակարդակում՝ բաղադրիչների ներսում գտնվող մի քանի կրիտիկական միջանկյալ մակերեսներում:
LiU-ի և SweGaN-ի հետազոտողները՝ LiU-ի Լարս Հուլտմանի և Ջուն Լուի գլխավորությամբ, Applied Physics Letters-ում ներկայացնում են երևույթի բացատրությունը և նկարագրում են բարձր լարմանը դիմակայելու ավելի մեծ ունակությամբ տրանզիստորների արտադրության մեթոդ:
Գիտնականները հայտնաբերել են նախկինում անհայտ էպիտաքսիալ աճի մեխանիզմ, որն անվանել են «տրանսմորֆ էպիտաքսիալ աճ»։ Դա հանգեցնում է նրան, որ տարբեր շերտերի միջև լարվածությունը աստիճանաբար ներծծվում է ատոմների մի քանի շերտերով: Սա նշանակում է, որ նրանք կարող են աճեցնել երկու շերտերը՝ գալիումի նիտրիդը և ալյումինի նիտրիդը, սիլիցիումի կարբիդի վրա այնպես, որ ատոմային մակարդակում վերահսկեն, թե ինչպես են շերտերը կապված նյութում միմյանց հետ: Լաբորատորիայում նրանք ցույց են տվել, որ նյութը դիմանում է բարձր լարման՝ մինչև 1800 Վ: Եթե նման լարումը տեղադրվի դասական սիլիցիումի վրա հիմնված բաղադրիչի վրա, կայծերը կսկսեն թռչել, և տրանզիստորը կկործանվի:
«Մենք շնորհավորում ենք SweGaN-ին, երբ նրանք սկսում են շուկա հանել գյուտը: Այն ցույց է տալիս արդյունավետ համագործակցությունը և հետազոտության արդյունքների օգտագործումը հասարակության մեջ: Մեր նախկին գործընկերների հետ սերտ շփման շնորհիվ, որոնք այժմ աշխատում են ընկերությունում, մեր հետազոտությունն արագորեն ազդում է նաև ակադեմիական աշխարհից դուրս»,- ասում է Լարս Հուլտմանը:
Նյութերը տրամադրել է Linköping համալսարանը: Բնօրինակը գրել է Մոնիկա Ուեսթման Սվենսելիուսը: Նշում. Բովանդակությունը կարող է խմբագրվել ըստ ոճի և երկարության:
Ստացեք գիտության վերջին նորությունները ScienceDaily-ի անվճար էլ. տեղեկագրերի միջոցով, որոնք թարմացվում են ամեն օր և շաբաթական: Կամ դիտեք ամենժամյա թարմացվող լուրերի հոսքերը ձեր RSS ընթերցողով.
Ասեք մեզ, թե ինչ եք մտածում ScienceDaily-ի մասին. մենք ողջունում ենք ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական մեկնաբանությունները: Կայքն օգտագործելիս որևէ խնդիր ունե՞ք: Հարցե՞ր:
Հրապարակման ժամանակը` մայիս-11-2020