Найден материал для создания энергоэффективной электроники
Logo
Cover

Благодаря открытию американских ученых нитрид галлия — полупроводник, в свое время совершивший революцию в производстве светодиодов — может изменить электронику и беспроводные коммуникации.

Кремний долгое время был главным материалом для производства полупроводников, но не в чистом виде. Часто для улучшения его характеристик кремний легировали фосфором или бором. Недавно появилось новое, более надежное искусственное соединение полупроводниковых материалов — нитриды III группы. У нитридов галлия и нитридов алюминия более широкая запрещенная зона (бандгап), что позволяет им выдерживать большее напряжение и более высокие частоты и эффективнее переносить энергию, пишет Science Daily.

Ученые из Корнеллского университета взяли вместо примесей тонкий кристаллический слой нитрида галлия — который называется квантовым колодцем — и поместили его поверх кристалла нитрида алюминия. Выяснилось, что разница в их структуре генерирует высокую плотность подвижных дырок.

Получившиеся структуры почти в десять раз лучше проводят электричество, чем легированные магнием.

Теперь, когда у разработчиков появилась возможность изготавливать транзисторы p-типа, они планируют соединить их с транзисторами n-типа для создания более сложных схем, которые открывают новые возможности для высокоэнергетической коммутации, мобильных технологий 5G и энергоэффективной электроники.

«Очень сложно одновременно получить n-тип и p-тип в полупроводнике с широким бандгапом. Сегодня единственный вариант, помимо нитрида галлия, это карбид кремния. Однако подвижные электроны в карбиде кремния менее активны, чем в GaN, — объясняет соавтор исследования, профессор Грейс Син. — Благодаря взаимодополняющим действиям устройств p-типа и n-типа можно будет построить гораздо более энергоэффективную архитектуру».

Полевой транзистор на основе оксида галлия с рекордной добротностью — 155 МВт на квадратный сантиметр — создали недавно немецкие ученые. Достигнутая сила поля пробоя оказалась значительно выше, чем у современных полупроводников с широким бандгапом.