Nova metodo por kunmeti tavolojn de duonkonduktaĵoj eĉ nur kelkaj nanometroj rezultigis ne nur sciencan malkovron, sed ankaŭ novan tipon de transistoro por altpotencaj elektronikaj aparatoj. La rezulto, publikigita en Applied Physics Letters, vekis grandegan intereson.
La atingo estas la rezulto de proksima kunlaboro inter sciencistoj ĉe la Universitato Linköping kaj SweGaN, kromprodukto-kompanio el esplorado pri materialscienco ĉe LiU. La kompanio fabrikas tajloritajn elektronikajn komponantojn el galiuma nitrido.
Galiuma nitrido, GaN, estas duonkonduktaĵo uzata por efikaj lum-elsendantaj diodoj. Tamen, ĝi ankaŭ povas esti utila en aliaj aplikoj, kiel ekzemple transistoroj, ĉar ĝi povas elteni pli altajn temperaturojn kaj kurentfortojn ol multaj aliaj duonkonduktaĵoj. Ĉi tiuj estas gravaj ecoj por estontaj elektronikaj komponantoj, ne malpleje por tiuj uzataj en elektraj veturiloj.
Vaporo de galiumnitrido estas permesita kondensiĝi sur oblato el siliciokarbido, formante maldikan tegaĵon. La metodo, per kiu unu kristala materialo estas kreskigita sur substrato de alia, estas konata kiel "epitaksio". La metodo ofte estas uzata en la duonkonduktaĵa industrio, ĉar ĝi provizas grandan liberecon en determinado de kaj la kristala strukturo kaj la kemia konsisto de la formita nanometra filmo.
La kombinaĵo de galiuma nitrido, GaN, kaj siliciokarbido, SiC (ambaŭ el kiuj povas elteni fortajn elektrajn kampojn), certigas, ke la cirkvitoj taŭgas por aplikoj, en kiuj necesas altaj potencoj.
La kongruo ĉe la surfaco inter la du kristalaj materialoj, galiuma nitrido kaj siliciokarbido, tamen estas malbona. La atomoj fine misagordiĝas unu kun la alia, kio kondukas al paneo de la transistoro. Ĉi tion traktis esplorado, kiu poste kondukis al komerca solvo, en kiu eĉ pli maldika tavolo de aluminionitrido estis metita inter la du tavolojn.
La inĝenieroj ĉe SweGaN hazarde rimarkis, ke iliaj transistoroj povis trakti signife pli altajn kampofortojn ol ili atendis, kaj ili komence ne povis kompreni kial. La respondo troveblas je la atomnivelo — en kelkaj kritikaj interaj surfacoj ene de la komponantoj.
Esploristoj ĉe LiU kaj SweGaN, gvidataj de Lars Hultman kaj Jun Lu de LiU, prezentas en Applied Physics Letters klarigon de la fenomeno, kaj priskribas metodon por fabriki transistorojn kun eĉ pli granda kapablo elteni altajn tensiojn.
La sciencistoj malkovris antaŭe nekonatan epitaksian kreskomekanismon, kiun ili nomis "transmorfa epitaksia kresko". Ĝi kaŭzas, ke la streĉo inter la malsamaj tavoloj iom post iom sorbiĝas trans paro da tavoloj de atomoj. Tio signifas, ke ili povas kreskigi la du tavolojn, galiumnitridon kaj aluminian nitridon, sur silicia karbido tiel, ke ili povas kontroli je la atomnivelo kiel la tavoloj rilatas unu al la alia en la materialo. En la laboratorio ili montris, ke la materialo eltenas altajn tensiojn, ĝis 1800 V. Se tia tensio estus metita trans klasikan silician komponenton, sparkoj komencus flugi kaj la transistoro estus detruita.
“Ni gratulas SweGaN, ĉar ili komencas surmerkatigi la inventon. Ĝi montras efikan kunlaboron kaj la utiligon de esplorrezultoj en la socio. Pro la proksima kontakto, kiun ni havas kun niaj antaŭaj kolegoj, kiuj nun laboras por la kompanio, nia esplorado rapide havas efikon ankaŭ ekster la akademia mondo,” diras Lars Hultman.
Materialoj provizitaj de la Universitato de Linköping. Originale verkita de Monica Westman Svenselius. Noto: La enhavo povas esti redaktita laŭ stilo kaj longo.
Ricevu la plej novajn sciencajn novaĵojn per la senpagaj retpoŝtaj bultenoj de ScienceDaily, ĝisdatigitaj ĉiutage kaj ĉiusemajne. Aŭ rigardu ĉiuhorajn ĝisdatigitajn novaĵfluojn en via RSS-legilo:
Diru al ni vian opinion pri ScienceDaily — ni bonvenigas kaj pozitivajn kaj negativajn komentojn. Ĉu vi havas problemojn uzante la retejon? Demandojn?
Afiŝtempo: 11-a de majo 2020