Новиот метод за спојување на слоеви на полупроводници тенки колку неколку нанометри резултираше со не само научно откритие, туку и нов тип на транзистор за електронски уреди со висока моќност. Резултатот, објавен во Applied Physics Letters, предизвика огромен интерес.
Достигнувањето е резултат на тесна соработка помеѓу научниците од Универзитетот Линкопинг и SweGaN, спин-оф компанија од истражувањата на науката за материјали во LiU. Компанијата произведува прилагодени електронски компоненти од галиум нитрид.
Галиум нитрид, GaN, е полупроводник кој се користи за ефикасни диоди што емитуваат светлина. Сепак, може да биде корисен и во други апликации, како што се транзисторите, бидејќи може да издржи повисоки температури и јачина на струја од многу други полупроводници. Ова се важни својства за идните електронски компоненти, не само за оние што се користат во електричните возила.
Пареата на галиум нитрид се остава да се кондензира на нафора од силициум карбид, формирајќи тенок слој. Методот во кој еден кристален материјал се одгледува на подлога на друг е познат како „епитаксија“. Методот често се користи во индустријата за полупроводници бидејќи обезбедува голема слобода во одредувањето и на кристалната структура и на хемискиот состав на формираниот нанометарски филм.
Комбинацијата на галиум нитрид, GaN и силициум карбид, SiC (и двете можат да издржат силни електрични полиња), осигурува дека колата се погодни за апликации во кои се потребни големи моќи.
Поставувањето на површината помеѓу двата кристални материјали, галиум нитрид и силициум карбид, сепак е слабо. Атомите завршуваат неусогласени едни со други, што доведува до дефект на транзисторот. Ова беше решено со истражување, кое последователно доведе до комерцијално решение, во кое уште потенок слој од алуминиум нитрид беше поставен помеѓу двата слоја.
Инженерите во SweGaN случајно забележале дека нивните транзистори можат да се справат со значително поголеми јачини на поле отколку што очекувале, и првично не можеле да разберат зошто. Одговорот може да се најде на атомско ниво - во неколку критични средни површини во компонентите.
Истражувачите од LiU и SweGaN, предводени од Ларс Хултман и Џун Лу од ЛиУ, во Applied Physics Letters презентираат објаснување за феноменот и опишуваат метод за производство на транзистори со уште поголема способност да издржат високи напони.
Научниците открија претходно непознат механизам за епитаксијален раст кој го нарекоа „трансморфен епитаксијален раст“. Тоа предизвикува напрегањето помеѓу различните слоеви постепено да се апсорбира низ неколку слоеви на атоми. Ова значи дека тие можат да ги одгледуваат двата слоја, галиум нитрид и алуминиум нитрид, на силициум карбид на начин за да се контролира на атомско ниво како слоевите се поврзани едни со други во материјалот. Во лабораторија покажаа дека материјалот издржува високи напони, до 1800 V. Доколку таков напон се постави на класична компонента на база на силикон, ќе почнат да летаат искри и транзисторот ќе биде уништен.
„Им честитаме на SweGaN кога почнаа да го продаваат пронајдокот. Тоа покажува ефикасна соработка и искористување на резултатите од истражувањето во општеството. Поради блискиот контакт што го имаме со нашите претходни колеги кои сега работат за компанијата, нашето истражување брзо има влијание и надвор од академскиот свет“, вели Ларс Хултман.
Материјалите обезбедени од Универзитетот Линкопинг. Оригинал напишан од Моника Вестман Свенселиус. Забелешка: содржината може да се уредува според стилот и должината.
Добијте ги најновите научни вести со бесплатните билтени за е-пошта на ScienceDaily, ажурирани секојдневно и неделно. Или гледајте ажурирани вести на час во вашиот RSS читач:
Кажете ни што мислите за ScienceDaily - ги поздравуваме и позитивните и негативните коментари. Дали имате проблеми со користење на страницата? Прашања?
Време на објавување: мај-11-2020 година