Хэдэн нанометр шиг нимгэн хагас дамжуулагч давхаргыг хооронд нь холбох шинэ арга нь зөвхөн шинжлэх ухааны нээлт төдийгүй өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдэд зориулсан шинэ төрлийн транзисторыг бий болгосон. Энэхүү үр дүн нь Applied Physics Letters сэтгүүлд нийтлэгдсэн бөгөөд маш их сонирхол татсан.
Энэхүү амжилт нь Линкёпингийн Их Сургуулийн эрдэмтэд болон ЛиУ-ийн материалын шинжлэх ухааны судалгаанаас салан гарсан SweGaN компанийн нягт хамтын ажиллагааны үр дүн юм. Тус компани нь галлийн нитридээс захиалгаар хийсэн электрон эд ангиудыг үйлдвэрлэдэг.
Галлийн нитрид болох GaN нь үр ашигтай гэрэл ялгаруулах диодуудад ашиглагддаг хагас дамжуулагч юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь бусад олон хагас дамжуулагчаас илүү өндөр температур болон гүйдлийн хүчийг тэсвэрлэх чадвартай тул транзистор гэх мэт бусад хэрэглээнд ашигтай байж болох юм. Эдгээр нь ирээдүйн электрон эд ангиудын, ялангуяа цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд ашиглагддаг эд ангиудын хувьд чухал шинж чанарууд юм.
Галлийн нитридийн уур нь цахиурын карбидын вафли дээр конденсацлагдаж, нимгэн бүрхүүл үүсгэдэг. Нэг талст материалыг нөгөө талст материалын суурь дээр ургуулах аргыг "эпитакси" гэж нэрлэдэг. Энэ аргыг хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд ихэвчлэн ашигладаг, учир нь энэ нь үүссэн нанометрийн хальсны талст бүтэц болон химийн найрлагыг тодорхойлоход маш их эрх чөлөөг олгодог.
Галлийн нитрид, GaN болон цахиурын карбид болох SiC (хоёулаа хүчтэй цахилгаан оронг тэсвэрлэх чадвартай)-ийн хослол нь хэлхээг өндөр чадал шаардлагатай хэрэглээнд тохиромжтой байлгахад тусалдаг.
Гэсэн хэдий ч галлийн нитрид ба цахиурын карбид гэсэн хоёр талст материалын гадаргуу дээрх тохироо муу байна. Атомууд хоорондоо таарахгүй болж, транзисторын эвдрэлд хүргэдэг. Үүнийг судалгаагаар шийдвэрлэж, дараа нь хоёр давхаргын хооронд хөнгөн цагаан нитридийн илүү нимгэн давхаргыг байрлуулсан арилжааны шийдэлд хүргэсэн.
SweGaN-ийн инженерүүд транзисторууд нь төсөөлж байснаас хамаагүй өндөр талбайн хүчийг тэсвэрлэж чадна гэдгийг санамсаргүй байдлаар анзаарсан бөгөөд анхандаа яагаад гэдгийг нь ойлгоогүй. Хариултыг атомын түвшинд - бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн доторх хэд хэдэн чухал завсрын гадаргуугаас олж болно.
ЛиУ-ын Ларс Халтман, Жун Лу нарын удирдсан ЛиУ болон СвеГаН-ын судлаачид Applied Physics Letters номондоо энэ үзэгдлийн тайлбарыг танилцуулж, өндөр хүчдэлийг тэсвэрлэх чадвартай транзистор үйлдвэрлэх аргыг тайлбарласан.
Эрдэмтэд өмнө нь мэдэгдээгүй байсан эпитаксиал өсөлтийн механизмыг "трансморфик эпитаксиал өсөлт" гэж нэрлэсэн. Энэ нь өөр өөр давхаргын хоорондох ачааллыг атомын хоёр давхаргаар аажмаар шингээхэд хүргэдэг. Энэ нь тэд цахиурын карбид дээр галлийн нитрид ба хөнгөн цагаан нитрид гэсэн хоёр давхаргыг ургуулж, материалын давхаргууд хоорондоо хэрхэн холбогдож байгааг атомын түвшинд хянах боломжтой гэсэн үг юм. Лабораторид тэд уг материал нь 1800 В хүртэл өндөр хүчдэлийг тэсвэрлэдэг болохыг харуулсан. Хэрэв ийм хүчдэлийг сонгодог цахиур дээр суурилсан бүрэлдэхүүн хэсэгт байрлуулбал оч нисч эхлэх бөгөөд транзистор устах болно.
“Бид SweGaN-д уг бүтээлийг сурталчилж эхэлсэнд нь баяр хүргэж байна. Энэ нь үр дүнтэй хамтын ажиллагаа, судалгааны үр дүнг нийгэмд ашиглаж байгааг харуулж байна. Бид тус компанид ажиллаж байгаа өмнөх хамт ажиллагсадтайгаа нягт холбоотой байсан тул бидний судалгаа эрдэм шинжилгээний ертөнцөөс гадуур хурдан нөлөө үзүүлж байна” гэж Ларс Халтман хэлэв.
Материалыг Линкёпингийн Их Сургууль нийлүүлсэн. Эх хувийг Моника Вестман Свенселиус бичсэн. Тэмдэглэл: Агуулгыг хэв маяг болон уртаар нь засварлаж болно.
ScienceDaily-ийн өдөр бүр болон долоо хоног бүр шинэчлэгддэг үнэгүй имэйл мэдээллийн товхимолоор шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн мэдээг аваарай. Эсвэл RSS уншигчаасаа цаг тутамд шинэчлэгддэг мэдээний тэжээлийг үзнэ үү:
ScienceDaily-ийн талаарх та юу гэж бодож байгаагаа бидэнд хэлээрэй — бид эерэг болон сөрөг сэтгэгдлүүдийг хоёуланг нь хүлээн авна. Сайтыг ашиглахад ямар нэгэн асуудал байна уу? Асуулт байна уу?
Нийтэлсэн цаг: 2020 оны 5-р сарын 11