Нова метода спајања слојева полупроводника танких и до неколико нанометара резултирала је не само научним открићем већ и новом врстом транзистора за електронске уређаје велике снаге. Резултат, објављен у часопису Applied Physics Letters, изазвао је огромно интересовање.
Ово достигнуће је резултат тесне сарадње између научника са Универзитета Линћепинг и SweGaN-а, компаније која је настала као део истраживања науке о материјалима на Универзитету Лиу. Компанија производи прилагођене електронске компоненте од галијум нитрида.
Галијум нитрид, GaN, је полупроводник који се користи за ефикасне светлосне диоде. Међутим, може бити користан и у другим применама, као што су транзистори, јер може да издржи више температуре и јачине струје од многих других полупроводника. То су важна својства за будуће електронске компоненте, а посебно за оне које се користе у електричним возилима.
Пара галијум нитрида се кондензује на плочицу силицијум карбида, формирајући танак премаз. Метода у којој се један кристални материјал узгаја на подлози другог позната је као „епитаксија“. Метода се често користи у полупроводничкој индустрији јер пружа велику слободу у одређивању и кристалне структуре и хемијског састава формираног нанометарског филма.
Комбинација галијум нитрида, GaN, и силицијум карбида, SiC (оба могу да издрже јака електрична поља), осигурава да су кола погодна за примене у којима су потребне велике снаге.
Међутим, површинско приањање између два кристална материјала, галијум нитрида и силицијум карбида, је лоше. Атоми се на крају међусобно не усклађују, што доводи до квара транзистора. Ово питање је решено истраживањем, које је касније довело до комерцијалног решења, у којем је између два слоја постављен још тањи слој алуминијум нитрида.
Инжењери у SweGaN-у су случајно приметили да њихови транзистори могу да се носе са знатно већим јачинама поља него што су очекивали, и у почетку нису могли да схвате зашто. Одговор се може наћи на атомском нивоу — у неколико критичних међуповршина унутар компоненти.
Истраживачи на Универзитету Лиу и Универзитету СвеГаН, предвођени Ларсом Халтманом и Јуном Луом са Универзитета Лиу, представили су у часопису „Applied Physics Letters“ објашњење феномена и описали метод за производњу транзистора са још већом способношћу да издрже високе напоне.
Научници су открили раније непознати механизам епитаксијалног раста који су назвали „трансморфни епитаксијални раст“. Он узрокује да се напрезање између различитих слојева постепено апсорбује преко неколико слојева атома. То значи да могу да узгајају два слоја, галијум нитрид и алуминијум нитрид, на силицијум карбиду на начин који контролише на атомском нивоу како су слојеви међусобно повезани у материјалу. У лабораторији су показали да материјал издржава високе напоне, до 1800 V. Ако би се такав напон поставио на класичну компоненту на бази силицијума, почеле би да лете варнице и транзистор би био уништен.
„Честитамо компанији SweGaN на почетку пласирања овог изума на тржиште. То показује ефикасну сарадњу и коришћење резултата истраживања у друштву. Захваљујући блиском контакту који имамо са нашим претходним колегама који сада раде за компанију, наша истраживања брзо имају утицај и ван академског света“, каже Ларс Хултман.
Материјали су обезбеђени од стране Универзитета у Линћепингу. Оригинал је написала Моника Вестман Свенселијус. Напомена: Садржај може бити уређен због стила и дужине.
Добијајте најновије вести из науке уз бесплатне имејл билтене ScienceDaily-ја, који се ажурирају дневно и недељно. Или прегледајте вести које се ажурирају сваког сата у вашем RSS читачу:
Реците нам шта мислите о ScienceDaily-ју — радо примамо и позитивне и негативне коментаре. Имате проблема са коришћењем сајта? Питања?
Време објаве: 11. мај 2020.