Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Odkrycie metod epitaksji na grafenie szansą dla GaN

ghost666 02 Gru 2019 13:07 432 0
  • Odkrycie metod epitaksji na grafenie szansą dla GaN
    Azotek galu (GaN) oferuje znaczące korzyści w zakresie sprawności dla szerokiej gamy analogowych urządzeń półprzewodnikowych, od scalonych układów radiowych po liczne układy sterowania wysoką mocą, takie jak układy HEMT dużej mocy stosowane w systemach komunikacji, energetyce i zastosowaniach wojskowych. GaN jest również materiałem z wyboru do konstrukcji diod LED o wysokiej jasności stosowane w energooszczędnym oświetleniu półprzewodnikowym.

    Jednak najlepszej jakości monokrystaliczny GaN jest hodowany w złożonych procesach epitaksjalnych, wymagających drogich, jednorazowych podłoży z węglika krzemu (SiC), co ogranicza komercjalizację tego materiału na szerszych rynkach, w tym w zakresie elektroniki użytkowej. Niedawne odkrycie dokonane przez naukowców z Centrum Badań IBMa im. T. J. Watsona, mogą to zmienić. Udał im się w procesie wzrostu pojedynczego kryształu GaN wykorzystać tzw. epitaksję van der Waalsa i tańsze niż SiC podłoża .

    Przekonujące odkrycie dotyczyło wykorzystania nadających się do recyklingu substratów SiC z nakładkami grafenowymi do hodowli cienkich warstw GaN w oparciu o przebieg procesu przedstawiony na rysunku po lewej stronie. Te warstwy GaN zostały następnie ostrożnie zdjęte bez ich uszkadzania, co jest możliwe dzięki wykorzystaniu krystalicznego i gładkiego podłoża grafenowego jako dodatkowego interfejsu pomiędzy SiC a hodowanym GaN. Następnie warstwa ta jest przenoszona na krzem, aby wykorzystać ją do produkcji struktur, które mogą być dalej przetwarzane na diody LED lub układy scalone. Na wierzchu warstwy GaN deponuje się nikiel, a do przenoszenia warstw azotku galu na krzem korzysta się z taśm termoprzylepnych. Podłoża SiC po procesie są następnie recyklingowane, dzięki czemu można z nich skorzystać wielokrotnie w procesie produkcji GaN.

    Odkrycie metod epitaksji na grafenie szansą dla GaN


    Wiele firm i grup badawczych próbowało hodować GaN bezpośrednio na krzemie lub bez użycia warstw przejściowych w celu zmniejszenia niedopasowania sieci i gęstości defektów na krzemie. Niestety z ograniczonym sukcesem. Mimo, że niedopasowanie sieci między GaN a grafenem wynosi około 23%, grupa z IBMa wygenerowała niezwykle wysokiej jakości warstwy epitaksjalne, które były strukturalnie stabilne na tyle, aby przenieść warstwę na tanie, konwencjonalne podłoża krzemowe. Ponadto spektroskopia ramanowska wykazała, że ​​po procesie transferu nie pozostał żaden grafen na tylnej stronie warstwy GaN, a mikroskopia elektronowa potwierdziła te obserwacje.

    GaN może zastąpić arsenek galu (GaAs) we wszystkich analogowych urządzeniach scalonych gdzie jest stosowany, ze względu na swoje doskonałe właściwości elektroniczne, ale powstrzymała go stosunkowo wysoki koszt tego materiału. Wiele firm zajmujących się analogowymi układami scalonymi produkuje już niewielkie ilości układów RF opartych na GaN. Jest on stosowanych głównie w elektronice wojskowej, podczas gdy układy GaAs są preferowane dla bardziej wrażliwych na cenę urządzeń mobilnych, takich jak smartfony.

    Większość tych firm kupuje podłoża SiC od Cree, które produkują też same układy scalone. Firmy takie jak TriQuint Semiconductor i Texas Instruments starają się zmniejszyć konflikt interesów polegający na uzależnieniu ich łańcucha dostaw od Cree, która jest również czołowym producentem diod LED. Podłoża SiC wielokrotnego użytku wykorzystujące GaN na grafenie mogą być odpowiedzią, jeśli badania te w pełni zmaterializują się w komercjalizacji w ciągu najbliższych pięciu lat.

    IBM zainwestował miliony w badania nad grafenem w ciągu ostatniej dekady i jest uważany za lidera w tej dziedzinie. Nic dziwnego, że jedna z jego grup badawczych dokonała tego odkrycia, opublikowanego w Nature Communications. IBM jest również zainteresowany opracowaniem substratów grafenowych, które całkowicie zastąpiłyby krzem, ze względu na lepsze właściwości elektryczne grafenu w stosunku do tego materiału. Co więcej, firma planuje zainwestować 3 miliardy dolarów w ciągu najbliższych pięciu lat w tę technologię, co prawdopodobnie doprowadzi do kolejnych przełomów w zakresie zwiększenia perspektyw komercjalizacji grafenu i GaN w zaawansowanych urządzeniach elektronicznych.

    Źródło: https://www.planetanalog.com/gan-prospects-boosted-in-ibm-graphene-epitaxy-discovery/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9436 postów o ocenie 7364, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.