Memecahkan rekor semikonduktor celah pita ultrawide sama seperti memanggang roti
Spotlight

Memecahkan rekor semikonduktor celah pita ultrawide sama seperti memanggang roti


Teknik baru yang disebut paduan interdiffusi termal dapat membantu meningkatkan perangkat elektronik dan fotonik sekaligus mengurangi emisi karbon dan meningkatkan kesehatan dan keselamatan. Kredit: KAUST; Heno Hwang

Para peneliti telah membuat semikonduktor celah pita ultrawide yang tak tertandingi melalui suhu dan waktu, seperti memanggang roti.

Paduan, proses pencampuran logam dalam rasio yang berbeda, telah menjadi metode yang dikenal untuk membuat bahan dengan sifat yang ditingkatkan selama ribuan tahun, sejak tembaga dan timah digabungkan untuk membentuk perunggu yang jauh lebih keras. Terlepas dari usianya, teknologi ini tetap menjadi jantung industri elektronik dan optik modern. Paduan semikonduktor, misalnya, dapat direkayasa untuk mengoptimalkan sifat kelistrikan, mekanik, dan optik perangkat.

Paduan oksigen dengan unsur-unsur golongan III, seperti aluminium, galium, dan indium, merupakan bahan semikonduktor penting dengan aplikasi luas dalam elektronika daya tinggi, detektor foto buta matahari, dan perangkat transparan. Sifat penentu semikonduktor adalah celah pita, penghalang yang hanya dapat dilewati oleh elektron dengan energi yang dibutuhkan. Alumunium galium oksida fase beta terkenal karena celah pita yang relatif besar, tetapi kebanyakan paduan III-O mahal untuk dibuat dan kualitasnya tidak memuaskan.

Che-Hao Liao dan rekan kerja di grup Xiaohang Li telah menemukan teknik yang mirip dengan memanggang roti untuk membuat aluminium gallium oksida berkualitas tinggi di tungku biasa. “Kami telah mendemonstrasikan metode sederhana dan efisien yang disebut paduan interdiffusi termal (TIA) untuk mendapatkan lapisan tipis berkualitas tinggi sekaligus dapat mengontrol komposisi dengan suhu dan waktu,” kata Liao.

Liao dan tim memulai dengan membuat “adonan” cetakan galium oksida pada substrat safir. Mereka kemudian memanaskan sampel hingga suhu tinggi antara 1.000 hingga 1.500 derajat Celcius di dalam tungku. Dalam memanggang roti, proses pemanasan akan mengeraskan gluten dan mengeraskan adonan. Dalam studi mereka, pemanasan menyebabkan atom aluminium berdifusi perlahan dari safir menjadi galium oksida dan atom galium bergerak ke arah yang berlawanan untuk mencampur dan membuat paduan aluminium galium oksida. Temperatur yang lebih tinggi dan proses yang lebih lama menghasilkan lebih banyak interdiffusi, menghasilkan paduan dengan komposisi aluminium yang lebih tinggi.

Pilihan suhu dan waktu anil memungkinkan kontrol yang lebih baik atas komposisi aluminium, bervariasi antara 0 dan 81 persen, yang merupakan rekor tertinggi untuk paduan yang sesuai dengan rentang celah pita yang sangat lebar. “Kami telah mendemonstrasikan bahwa TIA adalah teknik baru yang sangat baik untuk mengontrol properti lapisan tipis yang penting, termasuk komposisi, celah pita, dan ketebalan,” jelas Liao.

Para peneliti KAUST melihat TIA sebagai jalan untuk meningkatkan perangkat elektronik dan fotonik untuk mengatasi tantangan seperti mengurangi emisi karbon dan meningkatkan kesehatan dan keselamatan. “Kami sekarang menerapkan TIA untuk penelitian perangkat generasi mendatang,” kata Liao.


Semikonduktor dengan antarmuka selaras


Informasi lebih lanjut:
Che-Hao Liao dkk. Berbagai celah pita merdu dan komposisi film tipis β-fase (AlGa) 2O3 dengan anil termal, Sastra Fisika Terapan (2021). DOI: 10.1063 / 5.0027067

Disediakan oleh Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah

Kutipan: Memecahkan rekor semikonduktor celah pita ultrawide sama seperti memanggang roti (2021, 30 Maret) diambil pada 30 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-ultrawide-bandgap-semiconductor-bread.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini