Нова метода спајања слојева полупроводника танких од неколико нанометара резултирала је не само научним открићем већ и новом врстом транзистора за електронске уређаје велике снаге. Резултат, објављен у Апплиед Пхисицс Леттерс, изазвао је огромно интересовање.
Постигнуће је резултат блиске сарадње између научника са Универзитета Линкопинг и СвеГаН-а, спин-офф компаније из истраживања о материјалима на ЛиУ. Компанија производи електронске компоненте по мери од галијум нитрида.
Галијум нитрид, ГаН, је полупроводник који се користи за ефикасне диоде које емитују светлост. Међутим, може бити корисно и у другим апликацијама, као што су транзистори, пошто може да издржи веће температуре и јачину струје од многих других полупроводника. Ово су важна својства за будуће електронске компоненте, не само за оне које се користе у електричним возилима.
Пара галијум нитрида се кондензује на плочици од силицијум карбида, формирајући танак премаз. Метода у којој се један кристални материјал узгаја на супстрату другог је познат као "епитаксија". Метода се често користи у индустрији полупроводника јер пружа велику слободу у одређивању и кристалне структуре и хемијског састава формираног нанометарског филма.
Комбинација галијум нитрида, ГаН, и силицијум карбида, СиЦ (оба могу да издрже јака електрична поља), осигурава да су кола погодна за апликације у којима су потребне велике снаге.
Међутим, спој на површини између два кристална материјала, галијум нитрида и силицијум карбида, је лош. Атоми се међусобно не поклапају, што доводи до квара транзистора. Ово је решено истраживањем, које је касније довело до комерцијалног решења, у коме је између два слоја постављен још тањи слој алуминијум нитрида.
Инжењери у СвеГаН-у су случајно приметили да њихови транзистори могу да се носе са знатно већом јачином поља него што су очекивали, и у почетку нису могли да схвате зашто. Одговор се може наћи на атомском нивоу — у неколико критичних међуповршина унутар компоненти.
Истраживачи из ЛиУ и СвеГаН-а, предвођени Ларсом Хултманом из ЛиУ-а и Јун Луом, представљају у Апплиед Пхисицс Леттерс објашњење овог феномена и описују метод за производњу транзистора са још већом способношћу да издрже високе напоне.
Научници су открили раније непознат механизам епитаксијалног раста који су назвали "трансморфни епитаксијални раст". То узрокује да се напетост између различитих слојева постепено апсорбује кроз неколико слојева атома. То значи да могу да узгајају два слоја, галијум нитрид и алуминијум нитрид, на силицијум карбиду на начин да контролишу на атомском нивоу како су слојеви међусобно повезани у материјалу. У лабораторији су показали да материјал подноси високе напоне, до 1800 В. Ако би се такав напон ставио на класичну компоненту на бази силицијума, почеле би да лете варнице и транзистор би био уништен.
„Честитамо СвеГаН-у када су почели да продају проналазак. Показује ефикасну сарадњу и коришћење резултата истраживања у друштву. Због блиског контакта који имамо са нашим претходним колегама који сада раде за компанију, наше истраживање брзо има утицај и ван академског света“, каже Ларс Хултман.
Материјале обезбедио Универзитет Линкопинг. Оригинал написала Моника Вестман Свеселијус. Напомена: Садржај се може уређивати за стил и дужину.
Добијајте најновије научне вести уз бесплатне билтене е-поште компаније СциенцеДаили, који се ажурирају свакодневно и недељно. Или погледајте сваки сат ажуриране вести у вашем РСС читачу:
Реците нам шта мислите о СциенцеДаили-у — поздрављамо и позитивне и негативне коментаре. Имате ли проблема са коришћењем сајта? Питања?
Време објаве: 11.05.2020