Cuando se trata de poner la tecnología en el espacio, el tamaño y la masa son consideraciones primordiales. Los transistores de alta movilidad basados en nitruro de galio de alta potencia HEMT son atractivos a este respecto porque tienen el potencial de reemplazar transistores más voluminosos y menos eficientes,y también son más tolerantes al duro ambiente de radiación del espacio. En comparación con los HEMT similares de arseniuro de galio / arseniuro de galio, los HEMT basados en nitruro de galio son diez veces más tolerantes al daño por desplazamiento inducido por la radiación.
Hasta hace poco, los científicos solo podían adivinar por qué ocurrió este fenómeno: ¿el sistema de material de nitruro de galio en sí mismo estaba tan inherentemente desordenado que agregar más defectos tuvo un efecto escaso?difícil de desplazar?
La respuesta, según los científicos del Laboratorio de Investigación Naval, no es ninguna de las anteriores.
Examinando la respuesta a la radiación
En un reciente artículo de acceso abierto publicado en el Revista ECS de Ciencia y Tecnología de Estado Sólido titulado "Sobre la tolerancia a la radiación de los HEMT AlGaN / GaN", el equipo de investigadores del NRL afirma que al estudiar el efecto de la irradiación de protones en los HEMT basados en nitruro de galio con una amplia gama de defectos de dislocación de roscado inicial, descubrieron quela calidad del material previo a la irradiación no tuvo efecto sobre la respuesta a la radiación
Además, el equipo descubrió que la diferencia de orden de magnitud en la tolerancia a la radiación entre los HEMT basados en arseniuro de galio y nitruro de galio es demasiado grande para explicarse por las diferencias en la energía de unión. En cambio, notaron ese trastorno inducido por la radiaciónhace que la movilidad del portador disminuya y la tasa de dispersión aumente como se esperaba, pero la concentración del portador permanece significativamente menos afectada de lo que debería ser.
Aplicaciones en exploración espacial
Debido a su relativa dureza de radiación, los HEMT basados en arseniuro de galio y nitruro de galio son deseables para la aplicación espacial. Tome, por ejemplo, la nave espacial Juno.
El 4 de julio, la nave espacial Juno entró exitosamente en órbita alrededor de Júpiter, un planeta del que los científicos aún saben muy poco y que genera niveles extremos de radiación. Sin la tecnología adecuada, los niveles de radiación de Júpiter podrían destruir la electrónica sensible del satéliteal acercarse al planeta. Una mejor comprensión de por qué los HEMT basados en arseniuro de galio y nitruro de galio son más tolerantes a la radiación podrían acelerar los proyectos innovadores y reforzar los niveles de radiación que resultan ser barreras.
La explicación de este novedoso descubrimiento resulta bastante elegante.
En los HEMT basados en nitruro de galio, se forma un campo piezoeléctrico en la interfaz de nitruro de galio / nitruro de galio de aluminio debido a la tensión de la red. El campo genera gas electrónico bidimensional por el cual los portadores viajan a través del transistor desde la fuente hasta el drenaje.También proporciona un entorno eléctricamente atractivo que hace que los portadores que se dispersan fuera del gas electrónico bidimensional por defectos inducidos por la radiación sean reinyectados. De esta manera, la tasa de dispersión puede aumentar y la movilidad puede disminuir sin afectar en gran medida el bidimensionaldensidad de portador de gas de electrones.
En otras palabras, es la estructura interna misma la que hace que los HEMT de nitruro de galio / nitruro de galio sean duros.
"El nitruro de galio es un sistema tan complicado, no como el arseniuro de galio", dice Bradley Weaver, coautor del estudio. "Luchamos durante cuatro años para descubrir por qué es tan radical, esperando un proceso complicadosolución. Pero la respuesta resultó ser realmente simple. La ciencia lo hace a veces "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad electroquímica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :