В Cornell создали транзистор на оксиде алюминия-галлия с запрещённой зоной выше 7 эВ

Инженеры Корнеллского университета сообщили о полупроводнике с шириной запрещённой зоны более 7 электронвольт и изготовили из него работающие приборы, говорится на news.cornell.edu. Статья опубликована 7 октября в Nature. Материал — оксид алюминия-галлия, легированный кремнием; прежний рекорд составлял около 6 электронвольт cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

Чем шире запрещённая зона, тем более сильное электрическое поле выдерживает полупроводник до пробоя, что важно для электромобилей и оборудования электросетей. Трудность в том, что материалы с более широкой зоной обычно ведут себя скорее как изоляторы, чем как полупроводники cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗. Старший автор Даррелл Шлом сказал, что первой реакцией коллег было «это невозможно» cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

Выращивание и проводимость

Аспирант Джейкоб Стил вырастил тонкие плёнки методом субоксидной молекулярно-лучевой эпитаксии, который позволяет наращивать кристаллический материал слой за слоем в тщательно контролируемых условиях. Атомы кремния ввели при достаточно низкой температуре, благодаря чему в материале появились подвижные электроны, переносящие ток cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

В диапазоне выше 6 электронвольт легированные плёнки при комнатной температуре показали проводимость более чем в 100 миллионов раз выше ранее описанной для материалов этой категории, по данным исследования cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗. Плёнки выращены на сапфире — подложке, которая широко доступна и выпускается в больших объёмах cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

Диод и транзистор AlphaFET

Группы под руководством Хуили Грейс Син и Дебдипа Джены разработали диод и полевой транзистор, названный AlphaFET. Аспирант Дебадитья Бхаттачарья спроектировал, изготовил и измерил прибор cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗. По словам Син, предварительные транзисторы показывают изменение тока более чем на четыре порядка, которым управляют ёмкостно связанный металлический затвор и канал с колоссальной запрещённой зоной cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗. Шлом сказал, что убедился в реальности результата лишь после появления работающих приборов cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

Дэвид Мюллер и Наоми Печулевски исследовали материал в электронном микроскопе и обнаружили большое число дефектов. Шлом заметил, что это похоже на другие полупроводники в начале их развития и оставляет запас для улучшения свойств материала и приборов cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.

Джена сказал, что для практического применения приборов нужна дальнейшая работа. Среди возможных областей он назвал электрические силовые установки для транспорта, силовую электронику для дата-центров, квантово-каскадные лазеры и фотонные приборы вакуумного ультрафиолета cornell.edunews.cornell.edunews.cornell.eduОткрыть источник ↗.