Ny katalytisk effekt fundet til fremstilling af galliumoxid

Halvledende oxider er en ny klasse af materialer, der i øjeblikket nyder stor opmærksomhed inden for halvlederteknologi. Galliumoxid er det arketypiske eksempel på dets evne til at håndtere ekstremt høje spændinger og dets optiske gennemsigtighed i det dybe ultraviolette område, dermed lovende en generation af elektroniske komponenter med enestående ydeevne. Sådanne komponenter er baseret på meget tynde, ultrarene halvlederlag fremstillet ved særlige deponeringsmetoder. Fysikere ved Paul Drude Institute for Solid State Electronics (PDI) har nu drastisk øget udbyttet af galliumoxid med en katalytisk effekt observeret for første gang under krystalvækst. Denne effekt er ikke kun en ny opdagelse; det kan også overføres til andre materialer med lignende egenskaber som galliumoxid. Resultaterne vises i Fysisk gennemgangsbreve .

Fysisk dampaflejring (PVD) er en af ​​de vigtigste teknologier til fremstilling af tynde, meget rene halvlederlag. En særlig form for PVD er molekylær stråle -epitaxy (MBE), som fysikerne brugte i deres undersøgelser. Reaktionskemien under MBE er langt enklere end i andre, mere komplekse halvlederproduktionsteknologier. PDI -forskerne havde derfor ikke forventet at observere en katalytisk effekt under MBE -processen. De har erklæret dette fænomen som en ny mekanisme, som de har kaldt metal-exchange katalyse.

Deres eksperimenter afslørede, at tilføjelse af elementet indium drastisk øger væksthastigheden af ​​galliumoxid under MBE. De afslørede også, at i nærvær af indium, galliumoxid dannes stadig under betingelser, hvor det aldrig kunne dannes uden det tilsatte element. I øvrigt, galliumoxid danner en særlig krystallinsk struktur, der er unikt egnet til at udvikle såkaldte heterostrukturer af galliumoxid og indiumoxidlag, der er essentielle i mange komponenter.

I betragtning af MBE's simple reaktionskemi, forskerne er overbeviste om, at den observerede virkning generelt er gyldig og dermed gældende for alle materialer, der har lignende egenskaber som galliumoxid. Første forfatter af undersøgelsen Dr. Patrick Vogt, der forsker i PDI, tilføjer, at "metaludvekslingskatalysen opdaget giver en helt ny tilgang til dyrkning af krystallinske materialer, og åbner sandsynligvis en ny vej mod tidligere ufattelige halvlederkomponenter. "

Patrick Vogt er juniorforsker og fysiker ved uddannelse. Han afsluttede sin doktorgrad ved PDI om emnet fysisk kemi og halvlederfysik - inden for Leibniz ScienceCampus GraFOx. GraFOx er et tværfagligt netværk for topniveau, innovativ materialeforskning, specifikt afsat til oxider.