Бірнеше нанометрдей жұқа жартылай өткізгіш қабаттарын біріктірудің жаңа әдісі тек ғылыми жаңалыққа ғана емес, сонымен қатар жоғары қуатты электрондық құрылғыларға арналған транзистордың жаңа түріне әкелді. Applied Physics Letters журналында жарияланған нәтиже үлкен қызығушылық тудырды.
Бұл жетістік Линкёпинг университетінің ғалымдары мен LiU материалтану зерттеулерінен бөлініп шыққан SweGaN компаниясының тығыз ынтымақтастығының нәтижесі. Компания галлий нитридінен арнайы электронды компоненттер шығарады.
Галлий нитриді, GaN, тиімді жарық шығаратын диодтар үшін қолданылатын жартылай өткізгіш. Дегенмен, ол транзисторлар сияқты басқа қолданбаларда да пайдалы болуы мүмкін, себебі ол басқа көптеген жартылай өткізгіштерге қарағанда жоғары температура мен ток күшіне төтеп бере алады. Бұл қасиеттер болашақ электронды компоненттер үшін, әсіресе электр көліктерінде қолданылатындар үшін маңызды.
Галлий нитриді буы кремний карбидінің пластинасына конденсацияланып, жұқа жабын түзеді. Бір кристалды материалды екіншісінің негізінде өсіру әдісі «эпитаксия» деп аталады. Бұл әдіс көбінесе жартылай өткізгіштер өнеркәсібінде қолданылады, себебі ол кристалды құрылымды да, пайда болған нанометрлік қабықшаның химиялық құрамын да анықтауда үлкен еркіндік береді.
Галлий нитриді, GaN және кремний карбиді, SiC (екеуі де күшті электр өрістеріне төтеп бере алады) қоспасы тізбектердің жоғары қуат қажет болатын қолданбаларға жарамдылығын қамтамасыз етеді.
Дегенмен, екі кристалды материалдың, галлий нитриді мен кремний карбидінің бетіндегі сәйкестік нашар. Атомдар бір-бірімен сәйкес келмейді, бұл транзистордың істен шығуына әкеледі. Бұл зерттеулер арқылы шешілді, кейіннен екі қабаттың арасына алюминий нитридінің одан да жұқа қабаты орналастырылған коммерциялық шешімге әкелді.
SweGaN инженерлері кездейсоқ транзисторларының күткеннен әлдеқайда жоғары өріс кернеуліктеріне төтеп бере алатынын байқады және бастапқыда неге екенін түсінбеді. Жауапты атом деңгейінде — компоненттердің ішіндегі бірнеше маңызды аралық беттерден табуға болады.
LiU және SweGaN зерттеушілері, LiU-дан Ларс Халтман мен Джун Лу бастаған, Applied Physics Letters журналында бұл құбылыстың түсіндірмесін ұсынып, жоғары кернеуге төтеп беру қабілеті одан да жоғары транзисторларды жасау әдісін сипаттайды.
Ғалымдар бұрын белгісіз болған эпитаксиалды өсу механизмін «трансморфты эпитаксиалды өсу» деп атады. Бұл әртүрлі қабаттар арасындағы кернеудің бірнеше атом қабаттары арқылы біртіндеп сіңуіне әкеледі. Бұл олардың екі қабатты, галлий нитриді мен алюминий нитридін, кремний карбидінде өсіре алатынын білдіреді, осылайша қабаттардың материалдағы бір-бірімен қалай байланысқанын атом деңгейінде басқара алады. Зертханада олар материалдың 1800 В дейінгі жоғары кернеулерге төтеп бере алатынын көрсетті. Егер мұндай кернеу классикалық кремний негізіндегі компонентке орналастырылса, ұшқындар ұшып, транзистор істен шығады.
«Біз SweGaN компаниясын өнертабысты жарнамалай бастағанымен құттықтаймыз. Бұл тиімді ынтымақтастықты және зерттеу нәтижелерін қоғамда пайдалануды көрсетеді. Қазіргі уақытта компанияда жұмыс істейтін бұрынғы әріптестерімізбен тығыз байланысымыздың арқасында біздің зерттеулеріміз академиялық әлемнен тыс жерлерде де тез әсер етеді», - дейді Ларс Халтман.
Материалдарды Линкёпинг университеті ұсынды. Түпнұсқасын Моника Вестман Свенселиус жазған. Ескерту: Мазмұнды стиль мен ұзындық бойынша өңдеуге болады.
ScienceDaily тегін электрондық пошта бюллетеньдерімен күнделікті және апта сайын жаңартылып отыратын ғылыми жаңалықтарды алыңыз. Немесе RSS оқу құралында сағат сайын жаңартылатын жаңалықтар ленталарын қараңыз:
ScienceDaily туралы не ойлайтыныңызды айтыңыз — біз оң және теріс пікірлерді қабылдаймыз. Сайтты пайдалануда қандай да бір қиындықтар бар ма? Сұрақтарыңыз бар ма?
Жарияланған уақыты: 2020 жылғы 11 мамыр