Альтернатива кремнию: ученые преодолели препятствия в создании полупроводников на оксиде галлия

Японские исследователи из Нагойского университета решили технологические трудности с использованием оксида галлия (Ga₂O₃) в полупроводниках.

Оксид галлия — перспективный материал, способный сделать электронные устройства гораздо более энергоэффективными чем те, что работают на основе кремния. Для корректной работы электронных диодов необходимы 2 типа полупроводникового слоя — слои с отрицательной полярностью (n-типа) и слои с положительной полярностью (p-типа).

Ученым удалось создать надежные слои из оксида галлия (n-типа), однако создание слоев (p-типа) столкнулось с трудностями, поскольку кристаллическая структура оксида галлия естественным образом препятствует проникновению атомов, необходимых для образования этих слоев. Из-за этого полупроводники на основе оксида галлия имели низкие характеристики и были ненадежными.

Японские исследователи создали первые функциональные pn-диоды на основе оксида галлия. Их метод позволяет использовать оксид галлия для создания усовершенствованных полупроводников и энергоэффективных устройств. Кроме этого инновационные pn-диоды способны пропускать вдвое больше электрического тока, чем предыдущие диоды на основе Ga₂O₃.

Pn-диоды изготавливаются путем соединения полупроводников p и n-типа. Это позволяет создать точку соединения, которая управляет электрическим током. Такие диоды способны выдерживать высокое напряжение и подходят для большинства электронных устройств. Однако существующие Pn-диоды тратят много энергии в виде тепла, особенно в энергоемких приложениях, в частности, электрокарах и источниках возобновляемой энергетики.

Pn-диоды на основе оксида галлия могут выдерживать вдвое большую генерацию электрического тока, чем предыдущие устройства на основе оксида галлия, и