Оксид бета-галлия как новый материал для производства полупроводников

30.07.2019

Инженеры-электрики Университета Иллинойса продвинулись ещё на один шаг в области производства мощных полупроводников. Специалисты обогатили собственный арсенал новым материалом на основе оксида бета-галлия. Исследовательская группа утверждает: оксид бета-галлия является легко доступным в плане производства, плюс обладает способностями преобразовывать энергию эффективнее и с высокой скоростью. Современные полупроводниковые материалы — нитрид галлия и кремний, явно уступают новинке.

Техника химического металлического травления

Транзисторы плоскостной структуры делаются уже настолько малыми в размерах, что ограничивают физические возможно. Однако исследовательская группа Иллинойса утверждает о возможностях решить проблему. Используя технику химического металлического травления (MacEtch), инженеры нашли решение для изготовления полупроводника трёхмерной ребристой структурой.

Наличием рёбер  достигается увеличение площади поверхности чипа. Такое исполнение позволяет использовать большее число транзисторов. Соответственно, появляются возможности обработки больших объёмов энергии за счёт увеличения площади чипа без изменений физических размеров.

Разработанный американцами метод «MacEtch» видится превосходящим традиционные методы «сухого» травления. В первую очередь, превосходство оксида бета-галлия выражается меньшими повреждениями поверхности полупроводников. По словам исследователей, оксид галлия обладает более широким энергетическим разрывом, где электроны перемещаются свободно перемещаться.

Очевидно — требуется увеличенный энергетический разрыв не только для электроники высокого напряжения, но также для низковольтных элементов с высокой частотой переключения. Поэтому интерес учёных в применении нового типа материала для использования в современных устройствах является вполне понятным. Однако оксид бета-галлия обладает более сложной кристаллической структурой по сравнению с чистым кремнием, что затрудняет контроль в процессе травления.

Результативность исследований

На текущий момент исследований достигнут процесс травления крайне медленный по времени. По причине низкой скорости и сложной кристаллической структуры материала, не удаётся получить трёхмерные рёбра идеально вертикальными. Вместе с тем, идеальная вертикальность ребра является определяющей для эффективного использования энергии.

Результаты нового исследования показали производство подложки на основе оксида бета-галлия:

• треугольной,
• трапециевидной,
• конической,

форм, в зависимости от ориентации расположения металлического катализатора относительно кристаллов. Несмотря на далеко не идеальные формы, специалистами, обнаружено, что эти структуры проводят ток лучше, чем плоские не травленные поверхности на основе оксида бета-галлия.

Источник: www.zetsila.ru