Исследована запрещённая зона и свойства оксида галлия

Исследована запрещённая зона и свойства оксида галлия

Так называемая запрещенная зона микроэлектронных устройств является основным фактором, определяющим электропроводность нижележащих материалов. Вещества, наделённые большими запрещенными зонами, обычно интерпретируются как  изоляторы, плохо проводящие электричество. Вещества, наделённые меньшими запрещенными зонами, характеризуются полупроводниками.

Более поздний класс полупроводников, имеющий сверх широкие запрещенные зоны, способен показывать работу при значительно более высоких температурах и мощностях. Обычные микропроцессоры на основе кремния с малой шириной запрещенной зоны, изготовленные из карбида кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), демонстрируют худшие результаты.

Перспективы сверхширокополосных систем

Исследовательская группа университета Флориды подробно поясняет о свойствах и возможностях, текущих ограничениях и будущих разработках, одного из наиболее перспективных соединений — оксида галлия (Ga2O3), обладающего сверхширокой полосой. Материал опубликован в журнале прикладной физики «AIP Publishing».

Вещество оксид галлия обладает чрезвычайно широкой запрещенной зоной (4,8 электрон-вольт). Этот показатель превышает показатель кремния на 1,1 эВ. Эта разница даёт Ga2O3 способность выдерживать большее электрическое поле, чем способен выдерживать кремний.

Кроме того, оксид галлия обрабатывает такое же количество напряжения на более коротком расстоянии. Эти уникальные свойства делают вещество незаменимым для производства более мелких и более эффективных мощных транзисторов. На базе оксида галлия производителям полупроводников могут делать мощную подложку для микроэлектронных устройств.

Это соединение идеально подходит для использования в системах распределения электроэнергии, где требуется заряжать аккумуляторы электромобилей или применять преобразователи, передающие энергию в электросеть от альтернативных источников, подобных ветряным турбинам.

Потенциал на производство полевых транзисторов


Исследовательской группой рассматривался также потенциал Ga2O3 в качестве основы полевых транзисторов (металл-оксид-полупроводник), известной как MOSFET. В результате исследований определили, что для достижения обновлённого производства передовых полевых транзисторов (МОП) необходимы улучшенные диэлектрические элементы затвора.

Также придётся рассмотреть новые подходы к управлению температурой. Необходимы подходы, с помощью которых удастся более эффективно отводить тепло от устройств.

В итоге исследовательская группа пришла к выводу, оксид галлия не сможет заменить карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN) в качестве следующих первичных полупроводниковых материалов после кремния.

Но исследователи не исключили, что оксид галлия (Ga2O3) способен сыграть значимую роль в расширении диапазона мощностей и напряжений, доступных для сверхширокополосных систем.

Наиболее перспективным применением этого вещества видится:

  • схемы высоковольтных выпрямителей,
  • системы кондиционирования,
  • системы распределения электроэнергии,
  • конструкции электромобилей и фотоэлектрических солнечных систем.

На основе информации: AIP


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *