Uusia puolijohteita tehoelektroniikkaan

Taiteilijan näkemys professori Xiuling Li:n uusimman MacEtch-projektin tuottamista eväryhmärakenteista beeta-galliumoksidi puolijohdealustassa.

Illinoisin yliopiston sähköinsinöörit ovat poistaneet yhden esteen suuritehoisten puolijohteiden valmistuksessa lisäämällä kentän kuumimman materiaalin - beeta-galliumoksidin - tutkimusvalikoimaansa.

Beeta-galliumoksidi on helposti saatavissa ja se lupaa muuntaa tehoa nopeammin ja tehokkaammin kuin nykypäivän puolijohdemateriaalit – kuten galliumnitridi ja pii, tutkijat raportoivat.

Litteistä transistoreista on tullut suunnilleen niin pieniä kuin fyysisesti on mahdollista, mutta tutkijat tutkija ovat suuntautuneet pystysuuntaisiin tekniikoihin. Illinoisin tutkijat ovat menneet tähän suuntaan metalliavusteisen kemiallisen etsauksen MacEtch – tekniikalla. Siinä käytetään kemiallista liuosta puolijohteiden etsaamiseen 3D-fin-rakenteiksi.

Evät lisäävät transistorikanavan pinta-alaa, jolloin ne voivat käsitellä suurempaa virtaa pitäen sirun jalanjäljen kuitenkin samankokoisena.

U of I:ssä kehitetty MacEtch-menetelmä on parempi kuin perinteiset ”kuivat” etsaustekniikat, koska se on vähemmän vahingollinen herkille puolijohdepinnoille, kuten beeta-galliumoksidille, perustelevat tutkijat.

Galliumoksidilla on laajempi tehoelektroniikkaa suosiva energiarako. Materiaalilla on kuitenkin monimutkaisempi kiderakenne kuin puhtaalla piillä, mikä vaikeuttaa sen hallintaa etsausprosessin aikana.

MacEtchin soveltaminen galliumoksidikiteisiin voisi hyödyttää puolijohdeteollisuutta, selvittää professori Xiuling Li, mutta "tällä hetkellä etsausprosessi on erittäin hidas. Materiaalin monimutkaisen kiderakenteen takia myöskään tuotetut 3D-evät eivät ole täysin pystysuoria, jollaiset olisivat ihanteellisia tehopiirikäyttöön."

Uudessa tutkimuksessa beeta-galliumoksidisubstraatti tuotti kolmionmuotoisia, puolisuunnikkaan muotoisia ja kapenevia eviä riippuen metallikatalysaattorin asettelusta kiteisiin nähden.

"Emme ole varmoja, miksi näin on, mutta olemme saamassa johtolankoja tekemällä materiaalin atomitason karakterisointeja", Li kommentoi. "Tärkeintä on, että olemme osoittaneet, että MacEtch-prosessin avulla on mahdollista valmistaa beeta-galliumoksidia, joka on mahdollisesti edullinen vaihtoehto galliumnitridille.

"Li toteaa, että lisätutkimuksissa on puututtava hitaan syövytyksen ongelmaan ja otettava käyttöön korkean suorituskyvyn beeta-galliumoksidipiirejä ja yritettävä päästä eroon heikon lämmönjohtavuuden ongelmasta.

Aiheesta aiemmin:

Ohuita ja kapeita

Oksideistako tehoelektroniikan tehostaja?