Bir neçə nanometr kimi nazik yarımkeçirici təbəqələri birləşdirmək üçün yeni bir üsul təkcə elmi kəşflə deyil, həm də yüksək güclü elektron cihazlar üçün yeni bir tranzistor növü ilə nəticələndi. Applied Physics Letters jurnalında dərc olunan nəticə böyük marağa səbəb oldu.
Bu nailiyyət Linköping Universitetinin alimləri ilə LiU-nun materialşünaslıq tədqiqatlarından ayrılmış SweGaN şirkəti arasında sıx əməkdaşlığın nəticəsidir. Şirkət qallium nitridindən xüsusi elektron komponentlər istehsal edir.
Qallium nitridi, GaN, səmərəli işıq yayan diodlar üçün istifadə olunan yarımkeçiricidir. Bununla belə, tranzistorlar kimi digər tətbiqlərdə də faydalı ola bilər, çünki bir çox digər yarımkeçiricilərə nisbətən daha yüksək temperaturlara və cərəyan gücünə davam gətirə bilir. Bunlar, xüsusən də elektrik nəqliyyat vasitələrində istifadə olunanlar üçün gələcək elektron komponentlər üçün vacib xüsusiyyətlərdir.
Qallium nitrid buxarının silikon karbid lövhəsinin üzərinə kondensasiya olunmasına və nazik bir örtük əmələ gəlməsinə icazə verilir. Bir kristal materialın digərinin substratı üzərində yetişdirildiyi üsul "epitaksiya" adlanır. Bu üsul həm kristal quruluşunu, həm də əmələ gələn nanometr təbəqəsinin kimyəvi tərkibini təyin etməkdə böyük sərbəstlik verdiyi üçün yarımkeçirici sənayesində tez-tez istifadə olunur.
Qallium nitridi, GaN və silikon karbid, SiC-nin (hər ikisi güclü elektrik sahələrinə davam gətirə bilər) birləşməsi, dövrələrin yüksək güc tələb olunan tətbiqlər üçün uyğun olmasını təmin edir.
Lakin iki kristal material olan qallium nitridi və silikon karbidi arasındakı səthdəki uyğunluq zəifdir. Atomlar bir-biri ilə uyğunsuzlaşır və bu da tranzistorun sıradan çıxmasına səbəb olur. Bu, sonradan iki təbəqə arasında daha nazik alüminium nitrid təbəqəsinin yerləşdirildiyi kommersiya həllinə gətirib çıxaran tədqiqatlar vasitəsilə həll edilmişdir.
SweGaN mühəndisləri təsadüfən tranzistorlarının gözlədiklərindən xeyli yüksək sahə güclərinə tab gətirə biləcəyini gördülər və əvvəlcə bunun səbəbini anlaya bilmədilər. Cavabı atom səviyyəsində — komponentlərin içərisindəki bir neçə vacib ara səthdə tapmaq olar.
LiU və SweGaN tədqiqatçıları, LiU-dan Lars Hultman və Jun Lu-nun rəhbərlik etdiyi "Applied Physics Letters" jurnalında fenomenin izahını təqdim edir və yüksək gərginliklərə daha çox tab gətirə bilən tranzistorlar istehsal etmək üsulunu təsvir edirlər.
Alimlər əvvəllər məlum olmayan və "transmorfik epitaksial böyümə" adlandırdıqları epitaksial böyümə mexanizmini kəşf ediblər. Bu mexanizm müxtəlif təbəqələr arasındakı gərginliyin tədricən bir neçə atom təbəqəsi arasında udulmasına səbəb olur. Bu o deməkdir ki, onlar iki təbəqəni, qallium nitridi və alüminium nitridini silikon karbid üzərində elə böyüdə bilərlər ki, təbəqələrin materialda bir-biri ilə necə əlaqəli olduğunu atom səviyyəsində idarə edə bilsinlər. Laboratoriyada onlar materialın 1800 V-a qədər yüksək gərginliklərə davam gətirdiyini göstəriblər. Əgər belə bir gərginlik klassik silikon əsaslı komponentin üzərinə yerləşdirilsəydi, qığılcımlar partlamağa başlayacaq və tranzistor sıradan çıxacaqdı.
“SweGaN-ı ixtiranın marketinqinə başlamaları münasibətilə təbrik edirik. Bu, səmərəli əməkdaşlığı və tədqiqat nəticələrinin cəmiyyətdə istifadəsini göstərir. Hazırda şirkətdə çalışan əvvəlki həmkarlarımızla sıx əlaqəmiz sayəsində tədqiqatlarımız akademik dünyadan kənarda da sürətlə təsir göstərir”, - deyə Lars Hultman bildirib.
Materiallar Linköping Universiteti tərəfindən təmin edilib. Orijinal müəllif: Monika Vestman Svenselius. Qeyd: Məzmun stil və uzunluğa görə redaktə edilə bilər.
ScienceDaily-nin gündəlik və həftəlik yenilənən pulsuz e-poçt bülletenləri ilə ən son elm xəbərlərini əldə edin. Və ya RSS oxuyucusunda saatlıq yenilənən xəbər lentlərinə baxın:
ScienceDaily haqqında nə düşündüyünüzü bizə bildirin — həm müsbət, həm də mənfi şərhləri qəbul edirik. Saytdan istifadə ilə bağlı hər hansı bir probleminiz varmı? Suallarınız varmı?
Yayımlanma vaxtı: 11 may 2020