Ученые Корнелла создали рекордный полупроводник с шириной запрещенной зоны более 7 эВ
Команда под руководством Даррелла Шлома из Корнеллского университета вырастила на сапфировой подложке тонкие пленки оксида алюминия-галлия с добавлением кремния. Эти пленки проводят электричество при ширине запрещенной зоны более 7 электронвольт, что побило предыдущий рекорд кубического нитрида бора. Результаты опубликованы в журнале Nature. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Широкая запрещенная зона позволяет полупроводникам выдерживать более сильные электрические поля, поэтому такие материалы, как нитрид галлия и карбид кремния, уже используются в быстрых зарядках и электромобилях. Оксид алюминия-галлия особенно перспективен: его запрещенную зону можно настраивать от 5,4 до 8,6 электронвольт — самый широкий диапазон среди известных полупроводников. Однако при высоком содержании алюминия материал становился почти непроводящим.
Исследователи использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, выращивая пленки слой за слоем на сапфире и добавляя кремний, атомы которого отдают лишние электроны. При запрещенной зоне выше 6 электронвольт — этот диапазон они называют «колоссальным» — пленки проводили ток при комнатной температуре более чем в 100 миллионов раз лучше, чем любые предыдущие образцы. Диод и транзистор, созданные на основе этих материалов, работали успешно.
Сапфир, в отличие от алмаза и кубического нитрида бора, дешев и уже производится в промышленных масштабах, что делает новый подход практичным для массового производства. Команда надеется, что такие пленки позволят создавать силовую электронику, которая тратит гораздо меньше энергии на нагрев.
