Mbinu mpya ya kuunganisha tabaka za semiconductor nyembamba kama nanomita chache imesababisha sio tu ugunduzi wa kisayansi lakini pia aina mpya ya transistor kwa vifaa vya kielektroniki vyenye nguvu nyingi. Matokeo hayo, yaliyochapishwa katika Applied Physics Letters, yameamsha shauku kubwa.
Mafanikio haya ni matokeo ya ushirikiano wa karibu kati ya wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Linköping na SweGaN, kampuni inayotokana na utafiti wa sayansi ya vifaa katika LiU. Kampuni hiyo hutengeneza vipengele vya kielektroniki vilivyoundwa mahususi kutoka kwa nitridi ya gallium.
Gallium nitridi, GaN, ni semiconductor inayotumika kwa diode zinazotoa mwanga kwa ufanisi. Hata hivyo, inaweza pia kuwa muhimu katika matumizi mengine, kama vile transistors, kwani inaweza kuhimili halijoto ya juu na nguvu za mkondo kuliko semiconductor nyingine nyingi. Hizi ni sifa muhimu kwa vipengele vya kielektroniki vya siku zijazo, hasa kwa vile vinavyotumika katika magari ya umeme.
Mvuke wa nitridi ya Gallium huruhusiwa kuganda kwenye wafer ya kabidi ya silikoni, na kutengeneza mipako nyembamba. Njia ambayo nyenzo moja ya fuwele hupandwa kwenye substrate ya nyingine inajulikana kama "epitaxy." Njia hii mara nyingi hutumika katika tasnia ya nusumiconductor kwani hutoa uhuru mkubwa katika kubaini muundo wa fuwele na muundo wa kemikali wa filamu ya nanomita iliyoundwa.
Mchanganyiko wa gallium nitridi, GaN, na silicon carbide, SiC (zote mbili zinaweza kuhimili sehemu zenye nguvu za umeme), huhakikisha kwamba saketi zinafaa kwa matumizi ambapo nguvu nyingi zinahitajika.
Hata hivyo, ulinganifu wa uso kati ya vifaa viwili vya fuwele, nitridi ya galliamu na kabidi ya silikoni, ni duni. Atomi huishia kutolingana, jambo ambalo husababisha kushindwa kwa transistor. Hili limeshughulikiwa na utafiti, ambao baadaye ulisababisha suluhisho la kibiashara, ambapo safu nyembamba zaidi ya nitridi ya alumini iliwekwa kati ya tabaka hizo mbili.
Wahandisi wa SweGaN waligundua kwa bahati kwamba transistors zao zingeweza kukabiliana na nguvu kubwa zaidi ya uwanja kuliko walivyotarajia, na hawakuweza kuelewa ni kwa nini mwanzoni. Jibu linaweza kupatikana katika kiwango cha atomiki - katika nyuso kadhaa muhimu za kati ndani ya vipengele.
Watafiti katika LiU na SweGaN, wakiongozwa na Lars Hultman na Jun Lu wa LiU, wanawasilisha katika Barua za Fizikia Zilizotumika maelezo ya jambo hilo, na wanaelezea njia ya kutengeneza transistors zenye uwezo mkubwa zaidi wa kuhimili volteji kubwa.
Wanasayansi wamegundua utaratibu wa ukuaji wa epitaxial ambao hapo awali haukujulikana ambao wameuita "ukuaji wa epitaxial wa transmorphic." Husababisha mvutano kati ya tabaka tofauti kufyonzwa polepole katika tabaka kadhaa za atomi. Hii ina maana kwamba wanaweza kukuza tabaka hizo mbili, nitridi ya galliamu na nitridi ya alumini, kwenye kabidi ya silikoni kwa njia ambayo inaweza kudhibiti katika kiwango cha atomiki jinsi tabaka zinavyohusiana katika nyenzo. Katika maabara wameonyesha kwamba nyenzo hiyo hustahimili volteji za juu, hadi 1800 V. Ikiwa volteji kama hiyo ingewekwa kwenye sehemu ya kawaida inayotegemea silikoni, cheche zingeanza kuruka na transistor ingeharibiwa.
"Tunawapongeza SweGaN wanapoanza kuuza uvumbuzi huu. Inaonyesha ushirikiano mzuri na matumizi ya matokeo ya utafiti katika jamii. Kutokana na mawasiliano ya karibu tuliyo nayo na wafanyakazi wenzetu wa awali ambao sasa wanafanya kazi kwa kampuni hiyo, utafiti wetu una athari kubwa pia nje ya ulimwengu wa kitaaluma," anasema Lars Hultman.
Nyenzo zimetolewa na Chuo Kikuu cha Linköping. Kilichoandikwa awali na Monica Westman Svenselius. Kumbuka: Maudhui yanaweza kuhaririwa kwa mtindo na urefu.
Pata habari mpya za sayansi ukitumia jarida la barua pepe la ScienceDaily bila malipo, linalosasishwa kila siku na kila wiki. Au tazama mipasho ya habari iliyosasishwa kila saa katika kisomaji chako cha RSS:
Tuambie unachofikiria kuhusu ScienceDaily — tunakaribisha maoni chanya na hasi. Una matatizo yoyote kutumia tovuti? Maswali?
Muda wa chapisho: Mei-11-2020