რამდენიმე ნანომეტრის სისქის ნახევარგამტარების ფენების ერთმანეთთან შეერთების ახალმა მეთოდმა არა მხოლოდ სამეცნიერო აღმოჩენა, არამედ მაღალი სიმძლავრის ელექტრონული მოწყობილობებისთვის ტრანზისტორის ახალი ტიპიც გამოიწვია. შედეგმა, რომელიც Applied Physics Letters-ში გამოქვეყნდა, დიდი ინტერესი გამოიწვია.
ეს მიღწევა ლინკოპინგის უნივერსიტეტის მეცნიერებსა და LiU-ს მასალათმცოდნეობის კვლევის დარგიდან გამოყოფილ კომპანია SweGaN-ს შორის მჭიდრო თანამშრომლობის შედეგია. კომპანია გალიუმის ნიტრიდისგან მორგებულ ელექტრონულ კომპონენტებს აწარმოებს.
გალიუმის ნიტრიდი, GaN, არის ნახევარგამტარი, რომელიც გამოიყენება ეფექტური სინათლის გამოსხივების დიოდებისთვის. თუმცა, ის შეიძლება სასარგებლო იყოს სხვა დანიშნულებითაც, მაგალითად, ტრანზისტორებში, რადგან მას შეუძლია გაუძლოს უფრო მაღალ ტემპერატურას და დენის სიძლიერეს, ვიდრე ბევრ სხვა ნახევარგამტარს. ეს მნიშვნელოვანი თვისებებია მომავალი ელექტრონული კომპონენტებისთვის, განსაკუთრებით ელექტრომობილებში გამოსაყენებელი კომპონენტებისთვის.
გალიუმის ნიტრიდის ორთქლი კონდენსირდება სილიციუმის კარბიდის ვაფლზე, რაც ქმნის თხელ საფარს. მეთოდი, რომლის დროსაც ერთი კრისტალური მასალა იზრდება მეორის სუბსტრატზე, ცნობილია როგორც „ეპიტაქსია“. მეთოდი ხშირად გამოიყენება ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში, რადგან ის დიდ თავისუფლებას იძლევა როგორც კრისტალური სტრუქტურის, ასევე წარმოქმნილი ნანომეტრული ფენის ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრისას.
გალიუმის ნიტრიდის, GaN-ის და სილიციუმის კარბიდის, SiC-ის კომბინაცია (ორივეს შეუძლია გაუძლოს ძლიერ ელექტრულ ველებს), უზრუნველყოფს, რომ სქემები შესაფერისი იყოს იმ აპლიკაციებისთვის, სადაც საჭიროა მაღალი სიმძლავრე.
თუმცა, ორ კრისტალურ მასალას, გალიუმის ნიტრიდსა და სილიციუმის კარბიდს შორის ზედაპირული თავსებადობა ცუდია. ატომები ერთმანეთთან შეუსაბამო ხდება, რაც ტრანზისტორის გაუმართაობას იწვევს. ეს საკითხი კვლევით გადაიჭრა, რამაც შემდგომში კომერციული გადაწყვეტამდე მიგვიყვანა, რომლის დროსაც ორ ფენას შორის ალუმინის ნიტრიდის კიდევ უფრო თხელი ფენა მოათავსეს.
SweGaN-ის ინჟინრებმა შემთხვევით შენიშნეს, რომ მათ ტრანზისტორებს შეეძლოთ ველის მნიშვნელოვნად მაღალი სიძლიერის დამუშავება, ვიდრე მათ მოელოდნენ და თავიდან ვერ გაიგეს, რატომ. პასუხი ატომურ დონეზეა შესაძლებელი - კომპონენტების შიგნით რამდენიმე კრიტიკულ შუალედურ ზედაპირზე.
LiU-სა და SweGaN-ის მკვლევარები, LiU-ს ლარს ჰულტმანისა და ჯუნ ლუს ხელმძღვანელობით, ჟურნალ „Applied Physics Letters“-ში წარმოადგენენ ამ ფენომენის ახსნას და აღწერენ მეთოდს, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია მაღალი ძაბვისადმი კიდევ უფრო დიდი გამძლეობის მქონე ტრანზისტორების წარმოება.
მეცნიერებმა აღმოაჩინეს აქამდე უცნობი ეპიტაქსიური ზრდის მექანიზმი, რომელსაც მათ „ტრანსმორფული ეპიტაქსიური ზრდა“ უწოდეს. ის იწვევს სხვადასხვა ფენებს შორის დაძაბულობის თანდათანობით შეწოვას ატომების რამდენიმე ფენაში. ეს ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ ორი ფენის, გალიუმის ნიტრიდის და ალუმინის ნიტრიდის, გაზრდა სილიციუმის კარბიდზე ისე, რომ ატომურ დონეზე გააკონტროლონ, თუ როგორ არიან ერთმანეთთან დაკავშირებული ფენები მასალაში. ლაბორატორიაში მათ აჩვენეს, რომ მასალა უძლებს მაღალ ძაბვას, 1800 ვოლტამდე. თუ ასეთი ძაბვა განთავსდება კლასიკურ სილიციუმის დაფუძნებულ კომპონენტზე, ნაპერწკლები დაიწყებს ფრენას და ტრანზისტორი განადგურდება.
„ვულოცავთ SweGaN-ს გამოგონების ბაზარზე გატანის დაწყებას. ეს აჩვენებს ეფექტურ თანამშრომლობას და კვლევის შედეგების საზოგადოებაში გამოყენებას. ჩვენს ყოფილ კოლეგებთან მჭიდრო კონტაქტის წყალობით, რომლებიც ამჟამად კომპანიაში მუშაობენ, ჩვენი კვლევა სწრაფად ახდენს გავლენას აკადემიური სამყაროს გარეთაც“, - ამბობს ლარს ჰულტმანი.
მასალები მოწოდებულია ლინკოპინგის უნივერსიტეტის მიერ. ორიგინალის ავტორი: მონიკა ვესტმან სვენსელიუსი. შენიშვნა: შინაარსი შესაძლოა რედაქტირებული იყოს სტილისა და სიგრძის მიხედვით.
მიიღეთ უახლესი სამეცნიერო სიახლეები ScienceDaily-ის უფასო ელექტრონული ბიულეტენებით, რომლებიც ყოველდღიურად და ყოველკვირეულად განახლდება. ან ნახეთ საათობრივად განახლებული სიახლეების არხები თქვენს RSS წამკითხველში:
გაგვიზიარეთ თქვენი აზრი ScienceDaily-ზე — ჩვენ მივესალმებით როგორც დადებით, ასევე უარყოფით კომენტარებს. გაქვთ რაიმე პრობლემა საიტის გამოყენებისას? გაქვთ კითხვები?
გამოქვეყნების დრო: 2020 წლის 11 მაისი