Birkaç nanometre kadar ince yarı iletken katmanlarını bir araya getirmeye yönelik yeni bir yöntem, yalnızca bilimsel bir keşifle değil aynı zamanda yüksek güçlü elektronik cihazlar için yeni bir transistör tipiyle de sonuçlandı. Applied Physics Letters dergisinde yayınlanan sonuç büyük ilgi uyandırdı.
Bu başarı, Linköping Üniversitesi'ndeki bilim insanları ile LiU'daki malzeme bilimi araştırmalarının yan kuruluşu olan SweGaN arasındaki yakın işbirliğinin sonucudur. Şirket, galyum nitrürden özel elektronik bileşenler üretmektedir.
Galyum nitrür, GaN, verimli ışık yayan diyotlar için kullanılan bir yarı iletkendir. Bununla birlikte, diğer birçok yarı iletkenden daha yüksek sıcaklıklara ve akım kuvvetlerine dayanabildiği için transistörler gibi diğer uygulamalarda da faydalı olabilir. Bunlar, özellikle elektrikli araçlarda kullanılanlar olmak üzere, gelecekteki elektronik bileşenler için önemli özelliklerdir.
Galyum nitrür buharının bir silisyum karbür tabakası üzerinde yoğunlaşmasına izin verilir ve ince bir kaplama oluşturulur. Bir kristalin malzemenin bir başkasının substratı üzerinde büyütüldüğü yöntem "epitaksi" olarak bilinir. Yöntem, oluşan nanometre filmin hem kristal yapısını hem de kimyasal bileşimini belirlemede büyük özgürlük sağladığından yarı iletken endüstrisinde sıklıkla kullanılır.
Galyum nitrür, GaN ve silisyum karbür SiC (her ikisi de güçlü elektrik alanlarına dayanabilir) kombinasyonu, devrelerin yüksek güç gerektiren uygulamalar için uygun olmasını sağlar.
Bununla birlikte, iki kristal malzeme olan galyum nitrür ve silisyum karbür arasındaki yüzey uyumu zayıftır. Atomlar birbirleriyle uyumsuz hale gelir ve bu da transistörün arızalanmasına yol açar. Bu sorun, daha sonra iki katman arasına daha da ince bir alüminyum nitrür katmanının yerleştirildiği ticari bir çözüme yol açan araştırmalarla ele alındı.
SweGaN'daki mühendisler şans eseri transistörlerinin beklediklerinden çok daha yüksek alan güçleriyle başa çıkabildiğini fark ettiler ve başlangıçta bunun nedenini anlayamadılar. Cevap atomik düzeyde, bileşenlerin içindeki birkaç kritik ara yüzeyde bulunabilir.
LiU'dan Lars Hultman ve Jun Lu liderliğindeki LiU ve SweGaN'deki araştırmacılar, Applied Physics Letters'da bu fenomenin bir açıklamasını sunuyor ve yüksek voltajlara dayanma konusunda daha da büyük bir yeteneğe sahip transistörler üretmeye yönelik bir yöntem tanımlıyor.
Bilim insanları, "transmorfik epitaksiyel büyüme" adını verdikleri, daha önce bilinmeyen bir epitaksiyel büyüme mekanizması keşfettiler. Farklı katmanlar arasındaki gerilimin birkaç atom katmanı boyunca kademeli olarak emilmesine neden olur. Bu, malzemedeki katmanların birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu atomik düzeyde kontrol edecek şekilde silisyum karbür üzerinde galyum nitrür ve alüminyum nitrür olmak üzere iki katmanı büyütebilecekleri anlamına gelir. Laboratuarda malzemenin 1800 V'a kadar yüksek voltajlara dayanıklı olduğu gösterildi. Eğer böyle bir voltaj klasik silikon bazlı bir bileşene uygulanırsa kıvılcımlar uçuşmaya başlar ve transistör tahrip olur.
“Buluşunu pazarlamaya başlayan SweGaN'ı tebrik ediyoruz. Etkin işbirliğini ve araştırma sonuçlarının toplumda kullanımını gösterir. Şu anda şirkette çalışan önceki meslektaşlarımızla kurduğumuz yakın temas nedeniyle araştırmalarımız hızla akademik dünyanın dışında da etki yaratıyor" diyor Lars Hultman.
Linköping Üniversitesi tarafından sağlanan materyaller. Orijinali Monica Westman Svenselius tarafından yazılmıştır. Not: İçerik stil ve uzunluk açısından düzenlenebilir.
ScienceDaily'nin günlük ve haftalık olarak güncellenen ücretsiz e-posta bültenleriyle en son bilim haberlerini alın. Veya saatlik olarak güncellenen haber akışlarını RSS okuyucunuzda görüntüleyin:
ScienceDaily hakkında ne düşündüğünüzü bize bildirin; hem olumlu hem de olumsuz yorumları memnuniyetle karşılıyoruz. Siteyi kullanırken herhangi bir sorun mu yaşıyorsunuz? Sorunuz mu var?
Gönderim zamanı: Mayıs-11-2020