Нов метод за спојување слоеви од полупроводници тенки само неколку нанометри резултираше не само со научно откритие, туку и со нов тип на транзистор за електронски уреди со голема моќност. Резултатот, објавен во „Applied Physics Letters“, предизвика огромен интерес.
Достигнувањето е резултат на тесна соработка помеѓу научниците од Универзитетот Линкопинг и SweGaN, компанија од областа на истражувањето на материјалите на LiU. Компанијата произведува електронски компоненти по мерка од галиум нитрид.
Галиум нитрид, GaN, е полупроводник што се користи за ефикасни диоди што емитуваат светлина. Сепак, може да биде корисен и во други примени, како што се транзисторите, бидејќи може да издржи повисоки температури и јачина на струја од многу други полупроводници. Ова се важни својства за идните електронски компоненти, а не само за оние што се користат во електричните возила.
Пареата од галиум нитрид се кондензира на плоча од силициум карбид, формирајќи тенок слој. Методот во кој еден кристален материјал се одгледува на подлога од друг е познат како „епитаксија“. Методот често се користи во полупроводничката индустрија бидејќи овозможува голема слобода во одредувањето и на кристалната структура и на хемискиот состав на формираниот нанометарски филм.
Комбинацијата од галиум нитрид, GaN, и силициум карбид, SiC (и двата можат да издржат силни електрични полиња), гарантира дека струјните кола се погодни за апликации во кои се потребни големи моќности.
Сепак, површинското вклопување помеѓу двата кристални материјали, галиум нитрид и силициум карбид, е лошо. Атомите на крајот се несовпаѓаат едни со други, што доведува до дефект на транзисторот. Ова е решено со истражување, кое последователно доведе до комерцијално решение, во кое уште потенок слој од алуминиум нитрид беше поставен помеѓу двата слоја.
Инженерите во SweGaN случајно забележале дека нивните транзистори можат да се справат со значително поголеми јачини на полето отколку што очекувале, и на почетокот не можеле да разберат зошто. Одговорот може да се најде на атомско ниво - во неколку критични средни површини во компонентите.
Истражувачите на LiU и SweGaN, предводени од Ларс Халтман и Џун Лу од LiU, во „Applied Physics Letters“ презентираат објаснување на феноменот и опишуваат метод за производство на транзистори со уште поголема способност да издржат високи напони.
Научниците открија претходно непознат механизам на епитаксијален раст што го нарекоа „трансморфен епитаксијален раст“. Тој предизвикува постепено апсорбирање на напрегањето помеѓу различните слоеви низ неколку слоеви на атоми. Ова значи дека тие можат да ги растат двата слоја, галиум нитрид и алуминиум нитрид, на силициум карбид на начин што ќе контролира на атомско ниво како слоевите се поврзани едни со други во материјалот. Во лабораторија тие покажаа дека материјалот издржува високи напони, до 1800 V. Доколку таков напон се постави низ класична компонента базирана на силициум, ќе почнат да летаат искри и транзисторот ќе биде уништен.
„Им честитаме на SweGaN што почнуваат да го пласираат пронајдокот на пазарот. Тоа покажува ефикасна соработка и искористување на резултатите од истражувањата во општеството. Поради блискиот контакт што го имаме со нашите претходни колеги кои сега работат за компанијата, нашето истражување брзо има влијание и надвор од академскиот свет“, вели Ларс Халтман.
Материјалите се обезбедени од Универзитетот Линкопинг. Оригиналот е напишан од Моника Вестман Свенселиус. Забелешка: Содржината може да биде уредена поради стилот и должината.
Добивајте ги најновите научни вести со бесплатните е-пошта билтени на ScienceDaily, кои се ажурираат дневно и неделно. Или прегледувајте ги вестите што се ажурираат на секој час во вашиот RSS читач:
Кажете ни што мислите за ScienceDaily — добредојдени се и позитивни и негативни коментари. Имате ли проблеми со користењето на страницата? Прашања?
Време на објавување: 11 мај 2020 година