El silicio ha sido durante mucho tiempo el material de referencia en el mundo de la microelectrónica y la tecnología de semiconductores. Pero el silicio aún enfrenta limitaciones, particularmente con la escalabilidad para aplicaciones de potencia. Para impulsar la tecnología de semiconductores a su máximo potencial se requieren diseños más pequeños con mayor densidad de energía.
"Una de las mayores deficiencias en el mundo de la microelectrónica es siempre un buen uso de la energía: los diseñadores siempre buscan reducir el consumo excesivo de energía y la generación innecesaria de calor", dijo Gregg Jessen, ingeniero electrónico principal en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea ".Por lo general, haría esto al escalar los dispositivos. Pero las tecnologías en uso hoy en día ya están ajustadas cerca de sus límites para el voltaje de funcionamiento deseado en muchas aplicaciones. Están limitadas por su intensidad crítica de campo eléctrico ".
Los óxidos conductores transparentes son un material emergente clave en la tecnología de semiconductores, que ofrecen la combinación poco probable de conductividad y transparencia sobre el espectro visual. Un óxido conductor en particular tiene propiedades únicas que le permiten funcionar bien en el cambio de potencia: Ga2O3 u óxido de galio, un material con una banda prohibida increíblemente grande.
En su artículo publicado esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing, los autores Masataka Higashiwaki y Jessen describen un caso para producir microelectrónica utilizando óxido de galio. Los autores se centran en los transistores de efecto de campo FET, dispositivos que podrían beneficiarse en gran medida de la gran intensidad del campo eléctrico crítico del óxido de galio. Una cualidad queJessen dijo que podría permitir el diseño de FET con geometrías más pequeñas y perfiles de dopaje agresivos que destruirían cualquier otro material FET.
La flexibilidad del material para diversas aplicaciones se debe a su amplia gama de conductividades posibles, desde altamente conductivas hasta muy aislantes, y a capacidades de alto voltaje de ruptura debido a su intensidad de campo eléctrico. En consecuencia, el óxido de galio puede escalarse a ungrado extremo: las obleas de óxido de galio de gran superficie también se pueden cultivar a partir de la masa fundida, lo que reduce los costos de fabricación.
"La próxima aplicación para el óxido de galio será FET unipolar para fuentes de alimentación", dijo Jessen. "La intensidad de campo crítica es la métrica clave aquí, y da como resultado capacidades superiores de densidad de energía. La intensidad de campo crítica del óxido de galio es más que20 veces más que el silicio y más del doble que el carburo de silicio y el nitruro de galio "
Los autores discuten los métodos de fabricación de obleas Ga2O3, la capacidad de controlar la densidad de electrones y los desafíos con el transporte de agujeros. Su investigación sugiere que los dispositivos Ga2O3 unipolares dominarán. Su artículo también detalla las aplicaciones Ga2O3 en diferentes tipos de FET y cómo el materialpuede ser útil en aplicaciones de alto voltaje, alta potencia y cambio de potencia.
"Desde el punto de vista de la investigación, el óxido de galio es realmente emocionante", dijo Jessen. "Estamos comenzando a comprender todo el potencial de estos dispositivos para varias aplicaciones, y es un buen momento para participar en el campo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :