Новы метад злучэння слаёў паўправаднікоў таўшчынёй усяго некалькі нанаметраў прывёў не толькі да навуковага адкрыцця, але і да стварэння новага тыпу транзістара для магутных электронных прылад. Вынік, апублікаваны ў часопісе Applied Physics Letters, выклікаў вялікую цікавасць.
Гэта дасягненне з'яўляецца вынікам цеснага супрацоўніцтва паміж навукоўцамі з Лінчэпінгскага ўніверсітэта і SweGaN, даччынай кампаніяй, якая ўтварылася ў выніку даследаванняў матэрыялазнаўства ў Ліу. Кампанія вырабляе электронныя кампаненты з нітрыду галію па індывідуальных заказах.
Нітрыд галію (GaN) — паўправаднік, які выкарыстоўваецца для вырабу эфектыўных святлодыёдаў. Аднак ён можа быць карысным і ў іншых сферах прымянення, такіх як транзістары, бо можа вытрымліваць больш высокія тэмпературы і сілы току, чым многія іншыя паўправаднікі. Гэта важныя ўласцівасці для будучых электронных кампанентаў, не ў апошнюю чаргу тых, што выкарыстоўваюцца ў электрамабілях.
Пары нітрыду галію кандэнсуюцца на пласціне карбіду крэмнію, утвараючы тонкае пакрыццё. Метад, пры якім адзін крышталічны матэрыял вырошчваецца на падкладцы іншага, вядомы як «эпітаксія». Гэты метад часта выкарыстоўваецца ў паўправадніковай прамысловасці, паколькі ён забяспечвае вялікую свабоду ў вызначэнні як крышталічнай структуры, так і хімічнага складу ўтворанай нанаметровай плёнкі.
Спалучэнне нітрыду галію (GaN) і карбіду крэмнію (SiC) (абодва матэрыялы могуць вытрымліваць моцныя электрычныя палі) гарантуе, што схемы падыходзяць для прымянення, у якіх патрабуюцца высокія магутнасці.
Аднак паверхневае супадзенне паміж двума крышталічнымі матэрыяламі, нітрыдам галію і карбідам крэмнію, дрэннае. Атамы ў выніку аказваюцца няправільна супадаючымі адзін з адным, што прыводзіць да паломкі транзістара. Гэтае пытанне было вырашана ў выніку даследаванняў, якія пасля прывялі да камерцыйнага рашэння, у якім паміж двума пластамі быў размешчаны яшчэ больш тонкі пласт нітрыду алюмінію.
Інжынеры SweGaN выпадкова заўважылі, што іх транзістары могуць спраўляцца са значна большай напружанасцю поля, чым яны чакалі, і спачатку не маглі зразумець, чаму. Адказ можна знайсці на атамным узроўні — у некалькіх крытычна важных прамежкавых паверхнях унутры кампанентаў.
Даследчыкі з LiU і SweGaN пад кіраўніцтвам Ларса Халтмана і Джуна Лу з LiU прадстаўляюць у часопісе Applied Physics Letters тлумачэнне гэтай з'явы і апісваюць метад вырабу транзістараў з яшчэ большай здольнасцю вытрымліваць высокія напружанні.
Навукоўцы выявілі раней невядомы механізм эпітаксіяльнага росту, які яны назвалі «трансмарфічным эпітаксіяльным ростам». Ён прыводзіць да таго, што напружанне паміж рознымі пластамі паступова паглынаецца некалькімі пластамі атамаў. Гэта азначае, што яны могуць вырошчваць два пласты, нітрыд галію і нітрыд алюмінію, на карбідзе крэмнію такім чынам, каб кантраляваць на атамным узроўні, як пласты звязаны адзін з адным у матэрыяле. У лабараторыі яны паказалі, што матэрыял вытрымлівае высокія напружанні, да 1800 В. Калі б такое напружанне было прыкладзена да класічнага кампанента на аснове крэмнію, пачалі б ляцець іскры, і транзістар быў бы разбураны.
«Мы віншуем SweGaN з пачаткам вываду на рынак гэтага вынаходніцтва. Гэта сведчыць аб эфектыўным супрацоўніцтве і выкарыстанні вынікаў даследаванняў у грамадстве. Дзякуючы цесным кантактам з нашымі былымі калегамі, якія цяпер працуюць у кампаніі, нашы даследаванні хутка атрымліваюць уплыў і за межы акадэмічнага свету», — кажа Ларс Халтман.
Матэрыялы прадастаўлены Лінчэпінгскім універсітэтам. Арыгінал напісана Монікай Вестман Свенселіус. Заўвага: Змест можа быць адрэдагаваны з пункту гледжання стылю і даўжыні.
Атрымлівайце апошнія навуковыя навіны з дапамогай бясплатных электронных рассылак ScienceDaily, якія абнаўляюцца штодня і штотыдзень. Або праглядайце штогадзінныя абнаўленні навін у вашай праграме для чытання RSS:
Раскажыце нам, што вы думаеце пра ScienceDaily — мы вітаем як станоўчыя, так і адмоўныя каментарыі. У вас ёсць праблемы з выкарыстаннем сайта? Ёсць пытанні?
Час публікацыі: 11 мая 2020 г.