Оксид галлия поможет в поиске новых полупроводников
Инженеры из Университета Иллинойса убрали очередную преграду на пути к производству высокомощных полупроводников, добавив к арсеналу новый материал, бета-оксид галлия.
Соединение может преобразовывать энергию быстрее и эффективнее лучших современных полупроводниковых материалов – нитрида галлия и кремния, сообщает sciencedaily.com. Результаты исследования представлены в ACS Nano.
Плоские транзисторы стали максимально маленькими. Исследователи решают эту проблему, манипулируя вертикальными размерами. С помощью металлического химического травления (MacEtch) инженеры из Университета Иллинойса внедрили полупроводники в 3D-обтекатель. Такие структуры увеличивают площадь поверхности чипа для тока или транзисторов, позволяя получить большую мощность без изменений размера.
Новая методика использует раствор и превосходит стандартное «сухое» травление. Она наносит меньше вреда хрупким полупроводниковым поверхностям, вроде бета-оксида галлия.
«Материал имеет большую энергетическую зону, где электроны могут свободно перемещаться, — сказала профессор Сюлин Ли, ведущий автор работы. – Эта щель должна быть достаточно крупной для электроники с высоким напряжением или быстро переключающимися частотами. Так что мы заинтересованы в использовании подобных материалов. Но они имеют более сложную кристаллическую структуру, в сравнении с кремнием, что усложняет управление травлением».
Применение MacEtch к кристаллам оксида галлия может быть выгодно для полупроводниковой промышленности, считает Ли. Но препятствия останутся.
«Сейчас травление – очень медленный процесс, — сказала Ли. – Этот фактор, вместе со сложной кристаллической структурой, делает 3D-обтекатели не полностью вертикальными, снижая их эффективность».
Исследователи изготовили треугольные, трапециевидные и конические элементы. Форма зависела от ориентации металлического катализатора относительно кристаллов. Хотя эти структуры неидеальны, по параметрам они превосходили плоские, нетравленые поверхности из бета-оксида галлия.
«Мы не знаем, почему так случилось, но начинаем находить ответы, проводя анализы на атомном уровне, — сказала Ли. – Главное, что мы доказали возможность использования MacEtch для производства недорогих структур из бета-оксида галлия».
