Doping van veelbelovende halfgeleiders verkregen door een eenvoudige methode

Soms komen ontdekkingen voort uit de eenvoudigste processen. Zo ontdekten onderzoekers hoe ze A Supernetwerkwat een periodieke stapel dunne lagen betekent, in een zogenaamde halfgeleider Galliumnitride(gallon). Verwarm het eenvoudig in de aanwezigheid van gallium.

GaN om silicium te vervangen?

Deze superroostervorming vindt plaats na thermische reactie tussen galliumnitride (GaN) en magnesium (Mg) in de halfgeleider zelf. Dit is de eerste keer dat een dergelijk proces is ontdekt, waarbij tweedimensionale metalen mazen daarin betrokken zijn.

GaN is een belangrijk halfgeleidermateriaal, waarvan wordt aangenomen dat het in staat is om het te vervangen Silicium halfgeleider Conventioneel in toepassingen die een hogere vermogensdichtheid en snellere werkfrequenties vereisen. Deze onderscheidende eigenschappen van GaN maken het waardevol in apparaten zoals LED’s, laserdiodes en vermogenselektronica, waaronder onderdelen van elektrische voertuigen en snelladers.

Gallium-doping

In halfgeleiders zijn er twee soorten elektrische geleidbaarheid: p-type en n-type. De p-type halfgeleider bevat voornamelijk zogenaamde positieve ladingsdragers GatenTerwijl n-type halfgeleiders elektriciteit geleiden via vrije elektronen.

Een halfgeleider verkrijgt p-type of n-type geleidbaarheid via een proces dat … Steroïdenwat verwijst naar de opzettelijke introductie van onzuiverheden in een puur halfgeleidermateriaal om de elektrische en optische eigenschappen ervan aanzienlijk te veranderen.

Op het gebied van GaN-halfgeleiders is Mg het enige element waarvan bekend is dat het p-type geleidbaarheid creëert. De mechanismen van Mg-doping in GaN zijn echter niet goed begrepen, wat hun optimalisatie voor opto-elektronica en elektronica beperkt.

Verbeterde galliumgeleiding

Om de geleidbaarheid van p-type GaN te verbeteren, voerden onderzoekers een experiment uit waarbij ze dunne lagen metallisch magnesium op GaN-wafels afzetten en deze tot hoge temperaturen verhitten – de zogenaamde stevig. Met behulp van elektronenmicroscopie zagen ze de spontane vorming van een superrooster bestaande uit afwisselende lagen GaN en Mg.

De onderzoekers stelden vast dat deze intercalatie, interstitiële intercalatie genoemd, leidt tot compressie van het gastheermateriaal. Concreet ontdekten ze dat GaN ingebed in magnesiumlagen wordt onderworpen aan drukken van meer dan 20 GPa, wat overeenkomt met 200.000 keer de atmosferische druk, waardoor het de hoogste drukspanning is die ooit in een dungelaagd materiaal is gemeten. Dit is ook veel hoger dan de drukspanningen die doorgaans worden waargenomen in siliciumfilms, die variëren van 0,1 tot 2 GPa. De onderzoekers ontdekten ook dat de elektrische geleidbaarheid van GaN aanzienlijk was verbeterd in de vervormingsrichting.

Iets dat technologiefabrikanten in de niet al te verre toekomst zal interesseren…