Galliumoksidia mikroelektroniikkaan

Gallium oksidilla on etua piihin verrattuna halvempien ja pienempien laitteiden tuottamiseksi.

Pii on pitkään ollut mikroelektroniikan ja puolijohdeteknologian globaali materiaali mutta sillä on kuitenkin edelleen rajoituksia, erityisesti tehosovelluksissa.

"Yksi suurimmista puutteista mikroelektroniikan maailmassa on aina tehon hyvä käyttö: suunnittelijat pyrkivät aina vähentämään ylimääräistä virrankulutusta ja tarpeetonta lämmöntuotantoa", sanoo Air Force Research Laboratorion elektroniikan insinööri Gregg Jessen.

"Yleensä tämä tehdään skaalaamalla laitteita. Nykyisin käytössä olevat tekniikat ovat kuitenkin jo skaalattu lähes niiden käyttömahdollisuuksien rajoille, joita monissa sovelluksissa halutaan. Niitä rajoittaa erityisesti niiden kriittinen sähkökenttävahvuus."

Läpinäkyvät johtavat oksidit ovat merkittävin syntymässä oleva materiaali puolijohdetekniikassa, tarjoten epätodennäköisen johtavuuden ja läpinäkyvyyden yhdistelmän visuaaliselle spektrille. Yhdellä johtavista oksideista on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden ansiosta se voi toimia hyvin tehokytkimenä: Ga2O3 tai galliumoksidi, materiaali, jolla on uskomattoman suuri kaistaero.

Tutkijakirjoittajat keskittyvät kenttävaikutustransistoriin (FET), piiriin, jotka voivat suuresti hyötyä galliumoksidin vahvasta kriittisestä sähkökentän siedosta. Se voi mahdollistaa pienempien geometrioiden ja aggressiivisten dopingprofiilien FETtien suunnittelun.

Materiaalin joustavuus eri käyttötarkoituksiin johtuu sen laaja-alaisesta johtavuudesta - erittäin johtavasta ja hyvin eristävään - sekä korkeasta läpilyöntijännitteestä.

"Seuraava sovellus galliumoksidille on unipolaariset FET-tehokytkimet", Jessen sanoi. "Kriittinen kentänvoimakkuus on tässä tärkein metriikka, ja se tuottaa erinomaiset energiatiheysominaisuudet. Galliumoksidin kriittinen kentänvoimakkuus on yli 20-kertainen piihin verrattuna ja yli kaksi kertaa se mikä piikarbidilla ja galliumnitridillä on."