რამდენიმე ნანომეტრის თხელი ნახევარგამტარების ფენების ერთმანეთთან მორგების ახალმა მეთოდმა გამოიწვია არა მხოლოდ სამეცნიერო აღმოჩენა, არამედ ახალი ტიპის ტრანზისტორი მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობებისთვის. Applied Physics Letters-ში გამოქვეყნებულმა შედეგმა დიდი ინტერესი გამოიწვია.
მიღწევა არის მჭიდრო თანამშრომლობის შედეგი ლინკოპინგ უნივერსიტეტის მეცნიერებსა და SweGaN-ს შორის, სპინ-ოფ კომპანია LiU-ში მასალების მეცნიერების კვლევებიდან. კომპანია აწარმოებს მორგებულ ელექტრონულ კომპონენტებს გალიუმის ნიტრიდისგან.
გალიუმის ნიტრიდი, GaN, არის ნახევარგამტარი, რომელიც გამოიყენება ეფექტური სინათლის დიოდებისთვის. თუმცა, ის ასევე შეიძლება იყოს სასარგებლო სხვა აპლიკაციებში, როგორიცაა ტრანზისტორები, რადგან მას შეუძლია გაუძლოს უფრო მაღალ ტემპერატურას და დენის სიძლიერეს, ვიდრე ბევრი სხვა ნახევარგამტარი. ეს მნიშვნელოვანი თვისებებია მომავალი ელექტრონული კომპონენტებისთვის, განსაკუთრებით ელექტრო მანქანებში გამოყენებული.
გალიუმის ნიტრიდის ორთქლი ნებადართულია კონდენსირდება სილიციუმის კარბიდის ვაფლზე და ქმნის თხელ საფარს. მეთოდი, რომლის დროსაც ერთი კრისტალური მასალა იზრდება მეორის სუბსტრატზე, ცნობილია როგორც "ეპიტაქსია". მეთოდი ხშირად გამოიყენება ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში, რადგან ის იძლევა დიდ თავისუფლებას კრისტალური სტრუქტურის და წარმოქმნილი ნანომეტრის ფირის ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრაში.
გალიუმის ნიტრიდის, GaN-ისა და სილიციუმის კარბიდის, SiC-ის კომბინაცია (ორივეს შეუძლია გაუძლოს ძლიერ ელექტრულ ველებს), უზრუნველყოფს სქემების შესაბამისობას იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებშიც საჭიროა მაღალი სიმძლავრეები.
თუმცა, ზედაპირზე მორგება ორ კრისტალურ მასალას, გალიუმის ნიტრიდსა და სილიციუმის კარბიდს შორის, ცუდია. ატომები ერთმანეთს არ ემთხვევა, რაც იწვევს ტრანზისტორის უკმარისობას. ამას მოგვარდა კვლევა, რომელმაც შემდგომში გამოიწვია კომერციული გადაწყვეტა, რომელშიც ალუმინის ნიტრიდის კიდევ უფრო თხელი ფენა მოთავსდა ორ ფენას შორის.
SweGaN-ის ინჟინრებმა შემთხვევით შენიშნეს, რომ მათ ტრანზისტორებს შეეძლოთ გაუმკლავდნენ ველის გაცილებით მაღალ სიძლიერეს, ვიდრე მოელოდნენ, და თავიდან ვერ გაიგეს რატომ. პასუხის ნახვა შესაძლებელია ატომურ დონეზე - კომპონენტების შიგნით რამდენიმე კრიტიკულ შუალედურ ზედაპირზე.
LiU-სა და SweGaN-ის მკვლევარები, LiU-ს ლარს ჰულტმანისა და ჯუნ ლუს ხელმძღვანელობით, Applied Physics Letters-ში წარმოადგენენ ფენომენის ახსნას და აღწერენ ტრანზისტორების წარმოების მეთოდს მაღალი ძაბვის გაუძლო კიდევ უფრო დიდი უნარით.
მეცნიერებმა აღმოაჩინეს აქამდე უცნობი ეპიტაქსიური ზრდის მექანიზმი, რომელსაც მათ უწოდეს "ტრანსმორფული ეპიტაქსიური ზრდა". ეს იწვევს სხვადასხვა ფენებს შორის დაძაბულობის თანდათანობით შთანთქმას ატომების რამდენიმე ფენაში. ეს ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ გაზარდონ ორი ფენა, გალიუმის ნიტრიდი და ალუმინის ნიტრიდი, სილიციუმის კარბიდზე ისე, რომ ატომურ დონეზე გააკონტროლონ, თუ როგორ უკავშირდება ფენები ერთმანეთს მასალაში. ლაბორატორიაში მათ აჩვენეს, რომ მასალა უძლებს მაღალ ძაბვებს, 1800 ვ-მდე. თუ ასეთი ძაბვა განთავსდება კლასიკურ სილიკონზე დაფუძნებულ კომპონენტზე, ნაპერწკლები დაიწყებს ფრენას და ტრანზისტორი განადგურდება.
„ჩვენ ვულოცავთ SweGaN-ს, როდესაც ისინი იწყებენ გამოგონების გაყიდვას. ის აჩვენებს ეფექტურ თანამშრომლობას და კვლევის შედეგების გამოყენებას საზოგადოებაში. ჩვენი წინა კოლეგებთან მჭიდრო კონტაქტის გამო, რომლებიც ახლა მუშაობენ კომპანიაში, ჩვენს კვლევას სწრაფად აქვს გავლენა აკადემიური სამყაროს გარეთაც“, - ამბობს ლარს ჰულტმანი.
მასალები მოწოდებული ლინკოპინგ უნივერსიტეტის მიერ. ორიგინალი დაწერილი მონიკა ვესტმან სვენსელიუსის მიერ. შენიშვნა: კონტენტის რედაქტირება შესაძლებელია სტილისა და სიგრძის მიხედვით.
მიიღეთ უახლესი სამეცნიერო სიახლეები ScienceDaily-ის უფასო ელექტრონული ფოსტით, რომელიც განახლებულია ყოველდღიურად და ყოველკვირეულად. ან ნახეთ საათობრივი განახლებული ახალი ამბები თქვენს RSS მკითხველში:
გვითხარით რას ფიქრობთ ScienceDaily-ზე - ჩვენ მივესალმებით როგორც დადებით, ასევე უარყოფით კომენტარებს. გაქვთ რაიმე პრობლემა საიტის გამოყენებისას? კითხვები?
გამოქვეყნების დრო: მაისი-11-2020