Մի քանի նանոմետր հաստությամբ կիսահաղորդիչների շերտերը միմյանց միացնելու նոր մեթոդը հանգեցրել է ոչ միայն գիտական հայտնագործության, այլև բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերի համար տրանզիստորի նոր տեսակի ստեղծման: Արդյունքը, որը հրապարակվել է Applied Physics Letters-ում, մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել:
Այս նվաճումը Լինշոպինգի համալսարանի գիտնականների և LiU-ի նյութագիտության հետազոտություններից առաջացած SweGaN ընկերության սերտ համագործակցության արդյունք է: Ընկերությունը արտադրում է գալիումի նիտրիդից պատրաստված էլեկտրոնային բաղադրիչներ:
Գալիումի նիտրիդը՝ GaN-ը, կիսահաղորդիչ է, որն օգտագործվում է արդյունավետ լուսադիոդների համար: Այնուամենայնիվ, այն կարող է օգտակար լինել նաև այլ կիրառություններում, ինչպիսիք են տրանզիստորները, քանի որ այն կարող է դիմակայել ավելի բարձր ջերմաստիճանների և հոսանքի ուժգնության, քան շատ այլ կիսահաղորդիչներ: Սրանք կարևոր հատկություններ են ապագա էլեկտրոնային բաղադրիչների համար, մասնավորապես՝ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներում օգտագործվողների համար:
Գալիումի նիտրիդի գոլորշին խտանում է սիլիցիումի կարբիդի թիթեղի վրա՝ առաջացնելով բարակ ծածկույթ: Մեկ բյուրեղային նյութը մյուսի հիմքի վրա աճեցնելու մեթոդը հայտնի է որպես «էպիտաքսիա»: Այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ, քանի որ այն մեծ ազատություն է տալիս ձևավորված նանոմետրական թաղանթի ինչպես բյուրեղային կառուցվածքը, այնպես էլ քիմիական կազմը որոշելու հարցում:
Գալիումի նիտրիդի՝ GaN-ի և սիլիցիումի կարբիդի՝ SiC-ի համադրությունը (որոնք երկուսն էլ կարող են դիմակայել ուժեղ էլեկտրական դաշտերին) ապահովում է, որ սխեմաները հարմար լինեն այն կիրառությունների համար, որոնցում անհրաժեշտ են բարձր հզորություններ։
Սակայն երկու բյուրեղային նյութերի՝ գալիումի նիտրիդի և սիլիցիումի կարբիդի միջև մակերեսային համապատասխանությունը վատ է։ Ատոմները ի վերջո անհամապատասխանություն են ստեղծում միմյանց հետ, ինչը հանգեցնում է տրանզիստորի խափանմանը։ Այս խնդիրը լուծվել է հետազոտությունների միջոցով, որոնք հետագայում հանգեցրել են առևտրային լուծման, որի դեպքում երկու շերտերի միջև տեղադրվել է ալյումինի նիտրիդի ավելի բարակ շերտ։
SweGaN-ի ինժեներները պատահաբար նկատեցին, որ իրենց տրանզիստորները կարող են հաղթահարել զգալիորեն ավելի բարձր դաշտային լարվածություն, քան նրանք սպասում էին, և սկզբում չկարողացան հասկանալ, թե ինչու։ Պատասխանը կարելի է գտնել ատոմային մակարդակում՝ բաղադրիչների ներսում գտնվող մի քանի կարևոր միջանկյալ մակերեսներում։
LiU-ի և SweGaN-ի հետազոտողները, LiU-ի Լարս Հալթմանի և Ջուն Լուի գլխավորությամբ, Applied Physics Letters-ում ներկայացնում են երևույթի բացատրությունը և նկարագրում են բարձր լարումներին դիմակայելու ավելի մեծ կարողությամբ տրանզիստորներ արտադրելու մեթոդ։
Գիտնականները հայտնաբերել են նախկինում անհայտ էպիտաքսիալ աճի մեխանիզմ, որը նրանք անվանել են «տրանսմորֆիկ էպիտաքսիալ աճ»։ Այն հանգեցնում է տարբեր շերտերի միջև լարվածության աստիճանական կլանմանը ատոմների մի քանի շերտերի միջև։ Սա նշանակում է, որ նրանք կարող են աճեցնել երկու շերտերը՝ գալիումի նիտրիդը և ալյումինի նիտրիդը, սիլիցիումի կարբիդի վրա այնպես, որ ատոմային մակարդակում վերահսկեն, թե ինչպես են շերտերը կապված միմյանց հետ նյութում։ Լաբորատորիայում նրանք ցույց են տվել, որ նյութը դիմանում է բարձր լարումների՝ մինչև 1800 Վ։ Եթե նման լարում տեղադրվի դասական սիլիցիումի վրա հիմնված բաղադրիչի վրա, կայծերը կսկսեն թռչել, և տրանզիստորը կփչանա։
«Մենք շնորհավորում ենք SweGaN-ին գյուտի շուկայավարման կապակցությամբ։ Այն ցույց է տալիս արդյունավետ համագործակցություն և հետազոտությունների արդյունքների օգտագործում հասարակության մեջ։ Շնորհիվ մեր նախկին գործընկերների հետ սերտ կապի, ովքեր այժմ աշխատում են ընկերությունում, մեր հետազոտությունները արագորեն ազդեցություն են ունենում նաև ակադեմիական աշխարհից դուրս», - ասում է Լարս Հալթմանը։
Նյութերը տրամադրվել են Լինշոպինգի համալսարանի կողմից: Բնօրինակը գրել է Մոնիկա Վեստման Սվենսելիուսը: Նշում. Բովանդակությունը կարող է խմբագրվել ոճի և տևողության պատճառով:
Ստացեք գիտական վերջին նորությունները ScienceDaily-ի անվճար էլեկտրոնային փոստային տեղեկագրերի միջոցով, որոնք թարմացվում են ամեն օր և շաբաթական: Կամ դիտեք ժամ առ ժամ թարմացվող նորությունների հոսքերը ձեր RSS ընթերցողում:
Մեզ հետ կիսվեք ձեր կարծիքով ScienceDaily-ի մասին. մենք ողջունում ենք թե՛ դրական, թե՛ բացասական մեկնաբանությունները: Կայքն օգտագործելիս խնդիրներ ունե՞ք: Հարցեր ունե՞ք:
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 11-2020