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打破超宽带隙半导体记录就像烤面包一样
2021年04月05日    阅读量:461    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

研究人员通过烘烤温度和时间来制造无与伦比的超宽带隙半导体,就像烤面包一样。


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自从铜和锡结合形成硬度更高的青铜以来,合金化(一种以不同比例混合金属的过程)一直是一种已知的制造具有增强性能的材料的方法。


尽管技术已经过时,但它仍然是现代电子和光学行业的核心中国机械网okmao.com。例如,可以对半导体合金进行工程设计,以优化设备的电气,机械和光学性能。


含铝,镓和铟等第III族元素的氧合金是重要的半导体材料,在高功率电子,太阳盲光电探测器和透明设备中具有广泛的应用。


半导体的定义特性是其带隙,即只有具有所需能量的电子才能通过的带隙。β相铝镓氧化物因其带隙较大而引人注目,但大多数III-O合金制造昂贵且质量不令人满意。


廖车豪和李小航小组的同事们发明了一种类似于面包烘烤的技术,可以在普通的熔炉中生产出高质量的铝镓氧化物。“


我们已经证明了一种简单有效的方法,称为热互扩散合金化(TIA),可以实现高质量的薄膜,同时还可以随温度和时间控制成分,”廖说。


廖和团队首先在蓝宝石衬底上制作常见的氧化镓模板的“面团” 。然后,他们在炉子中将样品加热到1,000到1,500摄氏度之间的高温。


在面包烘烤中,加热过程使面筋硬化并使面团固化。


在他们的研究中,加热导致铝原子从蓝宝石缓慢扩散到氧化镓中,而镓原子沿相反的方向移动以混合并生成铝镓氧化物合金。


更高的温度和更长的过程导致更多的相互扩散,从而生产出具有更高铝成分的合金。


退火温度和时间的选择可以更好地控制铝成分,铝含量在0%到81%之间变化,这是对应于非常宽的带隙范围的合金的最高记录。“我们已经证明,TIA是控制基本薄膜特性(包括组成,带隙和厚度)的一项出色的新技术,” Liao解释说。


KAUST的研究人员将TIA视为改进电子和光子学设备的途径,以克服诸如减少碳排放以及改善健康和安全性等挑战。廖说:“我们现在将TIA应用于下一代设备研究。”


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