Mbinu mpya ya kusawazisha tabaka za semiconductors nyembamba kama nanomita chache imesababisha si tu uvumbuzi wa kisayansi lakini pia aina mpya ya transistor ya vifaa vya elektroniki vya nguvu ya juu. Matokeo, yaliyochapishwa katika Barua Zilizotumiwa za Fizikia, yameamsha shauku kubwa.
Mafanikio hayo ni matokeo ya ushirikiano wa karibu kati ya wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Linköping na SweGaN, kampuni inayojihusisha na utafiti wa sayansi ya nyenzo katika LiU. Kampuni hiyo inatengeneza vipengele vya elektroniki vinavyolengwa kutoka kwa nitridi ya gallium.
Gallium nitridi, GaN, ni semicondukta inayotumika kwa diodi zinazotoa mwanga kwa ufanisi. Hata hivyo, inaweza pia kuwa muhimu katika programu nyinginezo, kama vile transistors, kwa kuwa inaweza kuhimili halijoto ya juu na nguvu za sasa kuliko semiconductors nyingine nyingi. Hizi ni mali muhimu kwa vipengele vya elektroniki vya baadaye, sio mdogo kwa wale wanaotumiwa katika magari ya umeme.
Mvuke wa nitridi ya Galliamu inaruhusiwa kuunganishwa kwenye kaki ya carbudi ya silicon, na kutengeneza mipako nyembamba. Njia ambayo nyenzo moja ya fuwele hukuzwa kwenye sehemu ndogo ya nyingine inajulikana kama "epitaxy." Njia hiyo hutumiwa mara nyingi katika tasnia ya semiconductor kwani hutoa uhuru mkubwa katika kuamua muundo wa fuwele na muundo wa kemikali wa filamu ya nanometer iliyoundwa.
Mchanganyiko wa nitridi ya gallium, GaN, na silicon carbide, SiC (zote mbili zinaweza kuhimili maeneo yenye nguvu ya umeme), huhakikisha kwamba nyaya zinafaa kwa matumizi ambayo nguvu za juu zinahitajika.
Kutoshana kwa uso kati ya nyenzo mbili za fuwele, gallium nitridi na silicon carbudi, hata hivyo, ni duni. atomi kuishia kutolingana na kila mmoja, ambayo inaongoza kwa kushindwa kwa transistor. Hili limeshughulikiwa na utafiti, ambao baadaye ulisababisha suluhisho la kibiashara, ambalo safu nyembamba hata ya nitridi ya alumini iliwekwa kati ya tabaka mbili.
Wahandisi wa SweGaN waligundua kwa bahati kwamba transistors zao zinaweza kukabiliana na nguvu za juu zaidi kuliko walivyotarajia, na hawakuweza kuelewa mwanzoni. Jibu linaweza kupatikana katika kiwango cha atomiki - katika nyuso kadhaa muhimu za kati ndani ya vijenzi.
Watafiti katika LiU na SweGaN, wakiongozwa na Lars Hultman na Jun Lu wa LiU, waliopo katika Barua za Fizikia Zilizotumiwa maelezo ya jambo hilo, na wanaelezea mbinu ya kutengeneza transistors zenye uwezo mkubwa zaidi wa kustahimili viwango vya juu vya voltage.
Wanasayansi wamegundua utaratibu wa ukuaji wa epitaxial ambao hapo awali wameuita "ukuaji wa transmorphic epitaxial." Husababisha mvutano kati ya tabaka tofauti kufyonzwa hatua kwa hatua kwenye tabaka kadhaa za atomi. Hii ina maana kwamba wanaweza kukuza tabaka mbili, nitridi ya gallium na nitridi ya alumini, kwenye silicon carbudi kwa namna ili kudhibiti katika kiwango cha atomiki jinsi tabaka zinavyohusiana katika nyenzo. Katika maabara wameonyesha kuwa nyenzo zinakabiliwa na voltages za juu, hadi 1800 V. Ikiwa voltage hiyo iliwekwa kwenye sehemu ya msingi ya silicon, cheche zitaanza kuruka na transistor itaharibiwa.
“Tunawapongeza SweGaN wanapoanza kuuza uvumbuzi huo. Inaonyesha ushirikiano mzuri na matumizi ya matokeo ya utafiti katika jamii. Kwa sababu ya mawasiliano ya karibu tuliyo nayo na wenzetu wa awali ambao sasa wanafanya kazi katika kampuni, utafiti wetu una athari kwa haraka pia nje ya ulimwengu wa kitaaluma, "anasema Lars Hultman.
Nyenzo zinazotolewa na Chuo Kikuu cha Linköping. Halisi imeandikwa na Monica Westman Svenselius. Kumbuka: Maudhui yanaweza kuhaririwa kwa mtindo na urefu.
Pata habari za hivi punde za sayansi ukitumia majarida ya barua pepe ya ScienceDaily bila malipo, yanayosasishwa kila siku na kila wiki. Au tazama mipasho ya habari iliyosasishwa kila saa katika msomaji wako wa RSS:
Tuambie unachofikiria kuhusu ScienceDaily - tunakaribisha maoni chanya na hasi. Je, una matatizo yoyote ya kutumia tovuti? Maswali?
Muda wa kutuma: Mei-11-2020