Ширина запрещенной зоны полупроводника определяет, сколько энергии требуется электронам для перемещения внутри материала. Материалы с более широкой запрещенной зоной способны выдерживать воздействие более сильных электрических полей. Поэтому их применяют в высоковольтных устройствах, где критически важна энергоэффективность. Тем не менее, увеличить ширину запрещенной зоны, не ухудшив при этом проводимость материала, — задача весьма непростая.

Успех команды из Корнелльского университета превосходит предыдущий рекорд в 6 эВ. По словам ученых, увеличить ширину запрещенной зоны до семи эВ и более было непросто, поскольку материалы с такими характеристиками, как правило, больше напоминают диэлектрики. «Первая реакция моих коллег-ученых была: „Этого не может быть“, — рассказал Даррел Шлом, первый автор статьи. — Должен признаться, поначалу результат действительно казался слишком хорошим, чтобы быть правдой».

Для решения этой задачи исследователи разработали тонкие пленки из оксида алюминия-галлия, воспользовавшись методом молекулярно-лучевой эпитаксии субоксидов. Он позволяет наращивать кристаллические материалы слой за слоем в строго контролируемых условиях. Кроме того, в материал внедрили атомы кремния при достаточно низкой температуре, что обеспечило появление подвижных электронов, переносящих электрический ток.

Испытания показали, что при комнатной температуре новый материал проводит электричество как минимум в 100 миллионов раз лучше, чем любые другие известные ранее материалы с шириной запрещенной зоны более шести электронвольт (эВ).

На основе нового полупроводника исследователи изготовили диод и полевой транзистор, получивший название AlphaFET. Тестирование показало, что электропроводностью материала можно управлять как посредством легирования, так и с помощью внешнего электрического поля. Транзистор продемонстрировал изменение силы электрического тока более чем на четыре порядка, сообщает IE.

Поскольку материал был выращен на сапфире — широко доступной подложке, которая уже производится в больших масштабах, — его проще изготавливать, чем другие материалы со сверхширокой запрещенной зоной. Новые полупроводники могут найти применение в электромобилях, авиации и центрах обработки данных.

Нидерландская компания ASM представила в сентябре XP8 Vertos Flowable Carbon — первую на рынке текучую углеродную пленку для плазменно-усиленного химического осаждения из газовой фазы. Инновация объединяет в одном процессе заполнение зазоров и планаризацию, снижая сложность, повышая контроль и открывая возможности для 3D-масштабирования.