కొన్ని నానోమీటర్లంత పలుచని సెమీకండక్టర్ పొరలను ఒకదానితో ఒకటి అమర్చే ఒక కొత్త పద్ధతి, ఒక శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణకు మాత్రమే కాకుండా, అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం ఒక కొత్త రకం ట్రాన్సిస్టర్కు కూడా దారితీసింది. అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ లెటర్స్లో ప్రచురితమైన ఈ ఫలితం, అపారమైన ఆసక్తిని రేకెత్తించింది.
లింక్పింగ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని శాస్త్రవేత్తలు మరియు LiUలోని మెటీరియల్స్ సైన్స్ పరిశోధన నుండి ఏర్పడిన స్పిన్-ఆఫ్ కంపెనీ అయిన స్వెగాన్ (SweGaN) మధ్య జరిగిన సన్నిహిత సహకారం ఫలితంగా ఈ విజయం సాధ్యమైంది. ఈ కంపెనీ గాలియం నైట్రైడ్ నుండి ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలను తయారు చేస్తుంది.
గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) అనేది సమర్థవంతమైన కాంతి-ఉద్గార డయోడ్ల కోసం ఉపయోగించే ఒక సెమీకండక్టర్. అయితే, ఇది అనేక ఇతర సెమీకండక్టర్ల కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతలను మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాలను తట్టుకోగలదు కాబట్టి, ట్రాన్సిస్టర్ల వంటి ఇతర అనువర్తనాలలో కూడా ఇది ఉపయోగకరంగా ఉండవచ్చు. భవిష్యత్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలకు, ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలలో ఉపయోగించే వాటికి ఇవి ముఖ్యమైన లక్షణాలు.
గాలియం నైట్రైడ్ ఆవిరిని సిలికాన్ కార్బైడ్ వేఫర్పై ఘనీభవించి, ఒక పలుచని పూతను ఏర్పరుస్తారు. ఒక స్ఫటికాకార పదార్థాన్ని మరొక దాని ఆధారపదార్థంపై పెంచే పద్ధతిని “ఎపిటాక్సీ” అని అంటారు. ఈ పద్ధతిని సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో తరచుగా ఉపయోగిస్తారు, ఎందుకంటే ఇది ఏర్పడిన నానోమీటర్ ఫిల్మ్ యొక్క స్ఫటికాకార నిర్మాణం మరియు రసాయన కూర్పు రెండింటినీ నిర్ణయించడంలో గొప్ప స్వేచ్ఛను అందిస్తుంది.
గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC)ల కలయిక (ఈ రెండూ బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాలను తట్టుకోగలవు), అధిక శక్తి అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు ఈ సర్క్యూట్లు అనుకూలంగా ఉండేలా నిర్ధారిస్తుంది.
అయితే, గాలియం నైట్రైడ్ మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ అనే రెండు స్ఫటికాకార పదార్థాల మధ్య ఉపరితలంపై అమరిక సరిగా ఉండదు. దీనివల్ల పరమాణువులు ఒకదానికొకటి సరిపోలవు, ఇది ట్రాన్సిస్టర్ విఫలమవడానికి దారితీస్తుంది. పరిశోధన ద్వారా దీనిని పరిష్కరించారు, దాని ఫలితంగా ఒక వాణిజ్య పరిష్కారం కనుగొనబడింది, దీనిలో ఆ రెండు పొరల మధ్య మరింత పలుచని అల్యూమినియం నైట్రైడ్ పొరను ఉంచారు.
స్వెగాన్లోని ఇంజనీర్లు తమ ట్రాన్సిస్టర్లు తాము ఊహించిన దానికంటే గణనీయంగా అధిక క్షేత్ర బలాలను తట్టుకోగలవని యాదృచ్ఛికంగా గమనించారు, కానీ మొదట్లో దానికి కారణం వారికి అర్థం కాలేదు. ఆ సమాధానం అణు స్థాయిలో — అంటే, ఆ భాగాల లోపల ఉండే రెండు కీలకమైన మధ్యస్థ ఉపరితలాలలో దొరుకుతుంది.
LiU కు చెందిన లార్స్ హల్ట్మన్ మరియు జున్ లూ నేతృత్వంలో, LiU మరియు SweGaN పరిశోధకులు 'అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ లెటర్స్' పత్రికలో ఈ దృగ్విషయంపై ఒక వివరణను సమర్పించి, అధిక వోల్టేజ్లను తట్టుకోగల మరింత ఎక్కువ సామర్థ్యం గల ట్రాన్సిస్టర్లను తయారుచేసే ఒక పద్ధతిని వివరించారు.
శాస్త్రవేత్తలు ఇంతకు ముందెన్నడూ తెలియని ఒక ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి యంత్రాంగాన్ని కనుగొన్నారు, దానికి వారు “ట్రాన్స్మార్ఫిక్ ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధి” అని పేరు పెట్టారు. ఇది వివిధ పొరల మధ్య ఉండే ఒత్తిడిని, రెండు అణువుల పొరల అంతటా క్రమంగా గ్రహించేలా చేస్తుంది. దీని అర్థం ఏమిటంటే, వారు సిలికాన్ కార్బైడ్పై గాలియం నైట్రైడ్ మరియు అల్యూమినియం నైట్రైడ్ అనే రెండు పొరలను, ఆ పదార్థంలోని పొరలు ఒకదానికొకటి ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటాయో అణు స్థాయిలో నియంత్రించే విధంగా పెంచగలరు. ప్రయోగశాలలో, ఈ పదార్థం 1800 V వరకు అధిక వోల్టేజ్లను తట్టుకోగలదని వారు నిరూపించారు. ఒకవేళ అటువంటి వోల్టేజ్ను ఒక సాధారణ సిలికాన్ ఆధారిత భాగంపై ప్రయోగిస్తే, నిప్పురవ్వలు ఎగిరి ట్రాన్సిస్టర్ నాశనమవుతుంది.
"స్వీగాన్ తమ ఆవిష్కరణను మార్కెట్ చేయడం ప్రారంభించినందుకు మేము వారిని అభినందిస్తున్నాము. ఇది సమర్థవంతమైన సహకారాన్ని మరియు పరిశోధన ఫలితాలను సమాజంలో వినియోగించడాన్ని చూపిస్తుంది. ప్రస్తుతం కంపెనీలో పనిచేస్తున్న మా మాజీ సహోద్యోగులతో మాకు ఉన్న సన్నిహిత సంబంధం కారణంగా, మా పరిశోధన విద్యా ప్రపంచం వెలుపల కూడా వేగంగా ప్రభావం చూపుతోంది," అని లార్స్ హల్ట్మన్ అన్నారు.
లింకోపింగ్ విశ్వవిద్యాలయం అందించిన సమాచారం. అసలు రచన: మోనికా వెస్ట్మన్ స్వెన్సెలియస్. గమనిక: శైలి మరియు నిడివి కోసం విషయంలో మార్పులు చేయవచ్చు.
రోజువారీగా మరియు వారానికోసారి నవీకరించబడే ScienceDaily ఉచిత ఇమెయిల్ వార్తాలేఖలతో తాజా విజ్ఞాన వార్తలను పొందండి. లేదా మీ RSS రీడర్లో గంటవారీగా నవీకరించబడే వార్తా ఫీడ్లను వీక్షించండి:
సైన్స్ డైలీ గురించి మీ అభిప్రాయం ఏమిటో మాకు తెలియజేయండి — మేము సానుకూల మరియు ప్రతికూల వ్యాఖ్యలు రెండింటినీ స్వాగతిస్తాము. సైట్ను ఉపయోగించడంలో ఏవైనా సమస్యలు ఉన్నాయా? ప్రశ్నలు ఉన్నాయా?
పోస్ట్ చేసిన సమయం: మే-11-2020