Cara anyar kanggo nyawiji lapisan semikonduktor setipis sawetara nanometer ora mung ngasilake panemuan ilmiah nanging uga jinis transistor anyar kanggo piranti elektronik daya dhuwur. Asil kasebut, sing diterbitake ing Applied Physics Letters, wis nuwuhake minat sing gedhe.
Prestasi iki minangka asil saka kolaborasi sing raket antarane para ilmuwan ing Universitas Linköping lan SweGaN, perusahaan spin-off saka riset ilmu material ing LiU. Perusahaan iki ngasilake komponen elektronik sing dirancang khusus saka galium nitrida.
Galium nitrida, GaN, yaiku semikonduktor sing digunakake kanggo dioda pemancar cahya sing efisien. Nanging, iki uga bisa migunani ing aplikasi liyane, kayata transistor, amarga bisa tahan suhu lan kekuatan arus sing luwih dhuwur tinimbang akeh semikonduktor liyane. Iki minangka sifat penting kanggo komponen elektronik ing mangsa ngarep, utamane kanggo sing digunakake ing kendaraan listrik.
Uap galium nitrida diidini ngembun ing wafer silikon karbida, mbentuk lapisan tipis. Cara siji bahan kristal ditumbuhake ing substrat liyane dikenal minangka "epitaksi." Cara iki asring digunakake ing industri semikonduktor amarga menehi kebebasan gedhe kanggo nemtokake struktur kristal lan komposisi kimia film nanometer sing dibentuk.
Kombinasi galium nitrida, GaN, lan silikon karbida, SiC (loro-lorone bisa tahan medan listrik sing kuwat), njamin manawa sirkuit kasebut cocog kanggo aplikasi sing mbutuhake daya dhuwur.
Nanging, pas ing permukaan antarane rong bahan kristal, galium nitrida lan silikon karbida, kurang pas. Atom-atom kasebut pungkasane ora cocog siji lan sijine, sing nyebabake kegagalan transistor. Iki wis ditangani dening riset, sing banjur nyebabake solusi komersial, ing ngendi lapisan aluminium nitrida sing luwih tipis diselehake ing antarane rong lapisan kasebut.
Para insinyur ing SweGaN kanthi ora sengaja weruh yen transistor-e bisa ngatasi kekuatan medan sing luwih dhuwur tinimbang sing diarepake, lan wiwitane dheweke ora bisa ngerti sebabe. Jawabane bisa ditemokake ing tingkat atom — ing sawetara permukaan antara kritis ing njero komponen.
Para peneliti ing LiU lan SweGaN, dipimpin dening Lars Hultman lan Jun Lu saka LiU, nampilake ing Applied Physics Letters panjelasan babagan fenomena kasebut, lan njlentrehake metode kanggo nggawe transistor kanthi kemampuan sing luwih gedhe kanggo tahan voltase dhuwur.
Para ilmuwan wis nemokake mekanisme pertumbuhan epitaksial sing sadurunge ora dingerteni sing diarani "pertumbuhan epitaksial transmorfik." Iki nyebabake ketegangan antarane lapisan sing beda-beda diserep kanthi bertahap ing sawetara lapisan atom. Iki tegese dheweke bisa nuwuhake rong lapisan, galium nitrida lan aluminium nitrida, ing silikon karbida kanthi cara supaya bisa ngontrol ing tingkat atom kepiye lapisan kasebut ana hubungane karo siji liyane ing materi kasebut. Ing laboratorium, dheweke wis nuduhake yen materi kasebut tahan voltase dhuwur, nganti 1800 V. Yen voltase kasebut diselehake ing komponen berbasis silikon klasik, percikan api bakal wiwit mabur lan transistor bakal rusak.
"Kita ngaturake sugeng marang SweGaN nalika dheweke miwiti masarake penemuan iki. Iki nuduhake kolaborasi sing efisien lan pemanfaatan asil riset ing masyarakat. Amarga kontak sing raket karo kolega sadurunge sing saiki kerja ing perusahaan, riset kita kanthi cepet nduweni dampak uga ing njaba jagad akademik," ujare Lars Hultman.
Materi diwenehake dening Universitas Linköping. Asli ditulis dening Monica Westman Svenselius. Cathetan: Isi bisa diowahi kanggo gaya lan dawane.
Entuk kabar sains paling anyar nganggo buletin email gratis ScienceDaily, sing dianyari saben dina lan saben minggu. Utawa delengen kabar sing dianyari saben jam ing RSS reader sampeyan:
Marang kita apa sing sampeyan pikirake babagan ScienceDaily — kita nampani komentar positif lan negatif. Duwe masalah nggunakake situs iki? Pitakon?
Wektu kiriman: 11 Mei 2020