Китайские исследователи обнаружили главную причину дефектов в перспективном полупроводниковом материале – нитриде галлия (GaN). Материал имеет решающее значение для разработки передовой электроники, в частности, используемой в военных целях. Прорыв может позволить Китаю значительно расширить сектор производства GaN.
Группа исследователей под руководством профессора Хуанга Бинга и его сотрудников из Пекинского университета выявила главную причину дефектов при выращивании кристаллов GaN. Для производства GaN обычно используются подложки из кремния и сапфира.
Они обнаружили, что проблема связана с дислокационными дефектами, которые нарушают кристаллическую структуру, что приводит к утечкам и снижению производительности. Команда выявила эти дефекты, ведь GaN имеет гексагональную атомную структуру, которая отличается от кубической структуры кремния.
В отличие от дефектов в кремнии, которые обычно возникают из-за скольжения (движения вдоль плоскости), процесс, который промышленность научилась контролировать, дефекты в GaN (нитриде галлия), напротив, в основном обусловлены кристаллизационным подъёмом (изменениями в количестве локальных атомов) — процессом, который до сих пор был недостаточно изучен.
Читайте: GPS в 100 раз точнее – Оптические атомные часы могут обеспечить высокую точность
Почему GaN важен
GaN – это полупроводниковый материал третьего поколения, широко используемый в базовых станциях 5G, радарах, военной связи, аэрокосмической промышленности и радиоэлектронной борьбе.
Он лучше кремния в конкретных областях применения, благодаря способности работать при более высоких напряжениях, частотах и температурах. В настоящее время технологии в значительной степени полагаются на GaN при производстве передовых чипов.
Китай контролирует около 98% мирового производства галлия и недавно запретил его экспорт в США. Это привело к росту стоимости полупроводников на основе GaN, и усложнило для Пентагона поиск доступных чипов. Экономические последствия этого будут значительными и затронут все отрасли, которые зависят от чипов на основе GaN.
Команда исследователей из Китая сделала своё открытие благодаря умелому использованию сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM). С помощью этой технологии они впервые наблюдали дислокации атомного масштаба.
Учёные обнаружили, что «настройка уровня Ферми» (регулировка энергетических уровней электронов) может контролировать процесс увеличения и уменьшения количество дефектов.
Большое значение нового открытия для Китая
Оно обозначает наивысшую стабильную энергию, которую могут иметь электроны, и определяет, будет ли полупроводник проводить электричество и насколько легко.
Если Китай сможет усовершенствовать производство дешёвого и высококачественного GaN, это может увеличить разрыв в ценах на полупроводники, сделав их чипы более конкурентоспособными. Поскольку многие страны зависят от GaN в военной сфере, разработки могут увеличить стратегическое преимущество Китая в области электроники и обороны.
Если сообщения о результатах исследования верны, это значительный шаг к повышению эффективности и снижению стоимости полупроводников на основе GaN. И если Китай сможет наладить массовое производство высококачественных чипов на основе GaN, увеличит своё лидерство в полупроводниковых технологиях, особенно в 5G и военных направлениях.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU