Halvleder ser efter næste generations strømelektronik

Forskere har demonstreret potentialet for højtydende ved en eksperimentel transistor fremstillet af en halvleder kaldet beta galliumoxid, som kunne bringe nye ultraeffektive switches til applikationer såsom elnettet, militære skibe og fly.

Halvlederen er lovende for næste generations "strømelektronik, "eller enheder, der er nødvendige for at kontrollere strømmen af ​​elektrisk energi i kredsløb. En sådan teknologi kan bidrage til at reducere det globale energiforbrug og drivhusgasemissioner ved at udskifte mindre effektive og omfangsrige strømelektronikafbrydere, der nu er i brug.

Transistoren, kaldet et galliumoxid på isolatorfelt effekt transistor, eller GOOI, er især lovende, fordi den besidder en "ultrabred båndgab, "en egenskab, der er nødvendig for kontakter i højspændingsapplikationer.

Sammenlignet med andre halvledere, der menes at være lovende for transistorer, enheder fremstillet af beta -galliumoxid har en højere "nedbrydningsspænding, "eller spændingen, ved hvilken enheden svigter, sagde Peide Ye, Purdue Universitets Richard J. og Mary Jo Schwartz Professor i elektrisk og computerteknik.

Resultaterne er detaljeret i et forskningsartikel, der blev offentliggjort denne måned i IEEE Electron Device Letters . Kandidatstuderende Hong Zhou udførte meget af forskningen.

Teamet udviklede også en ny billig metode ved hjælp af tape til at fjerne lag af halvlederen fra en enkelt krystal, repræsenterer et langt billigere alternativ til en laboratorieteknik kaldet epitaxy. Markedsprisen for et 1-centimeter-til-1,5-centimeter stykke beta-galliumoxid produceret ved hjælp af epitaxy er omkring $ 6, 000. Til sammenligning, "Scotch-tape" -metoden koster øre, og den kan bruges til at skære film af beta-galliumoxidmaterialet i bælter eller "nanomembraner, "som derefter kan overføres til en konventionel siliciumdisk og fremstilles til enheder, Sagde du.

Teknikken viste sig at give ekstremt glatte film, har en overfladeruhed på 0,3 nanometer, hvilket er en anden faktor, der lover godt for dets anvendelse i elektroniske enheder, sagde Ye, der er tilknyttet NEPTUNE Center for Power and Energy Research, finansieret af U.S.Office of Naval Research og baseret i Purdue's Discovery Park. Relateret forskning blev støttet af centret.

Purdue -teamet opnåede elektriske strømme 10 til 100 gange større end andre forskningsgrupper, der arbejdede med halvlederen, Sagde du.

En ulempe ved materialet er, at det besidder dårlige termiske egenskaber. For at hjælpe med at løse problemet, fremtidig forskning kan omfatte arbejde med at fastgøre materialet til et substrat af diamant eller aluminiumnitrid.