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科学家发现潜在的新型半导体存在缺陷

2019-12-10 16:52:23    来源:    我来说两句()
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 一个研究小组报告说,这是第一次看到原子级缺陷,这些缺陷决定了一种新型而强大的半导体的性能。

该研究于本月初发表在《物理评论X》(Physical Review X)杂志上,显示了半导体β氧化镓如何控制电的基本方面。

这项研究的主要作者,俄亥俄州立大学电子学中心的研究生研究员贾里德·约翰逊说:“我们的工作是试图找出这种被称为β氧化镓的材料为何在基层上发挥作用。”显微镜和分析。“重要的是要知道这种材料为什么具有它的特性,以及它如何充当半导体,我们想在原子水平上看待它-看看我们能学到什么。”

科学家已经知道约50年的氧化镓镓,但是直到最近几年,它才成为寻求构建更可靠,更高效的高能技术的工程师的有趣选择。该材料特别适合用于极端条件下的设备,例如国防工业。该团队一直在研究β氧化镓具有提供高密度功率的潜力。

在这项研究中,由材料科学与工程学助理教授Jinwoo Hwang监督的CEMAS团队在强大的电子显微镜下检查了β氧化镓,以了解材料原子之间的相互作用方式。他们所看到的证实了大约是十年前理论家首次提出的理论:β氧化镓在结构上存在缺陷,该团队将其称为“点缺陷”,这与以前在其他材料中发现的任何缺陷都不相同。

这些缺陷很重要:例如,它们可能是在电子之间传输时可能会失去电的地方。通过适当的处理,缺陷还可以提供前所未有的控制材料性能的机会。但是在我们学习如何控制缺陷之前,必须先了解缺陷。

约翰逊说:“实际上,我们可以直接观察到这些点缺陷,晶格内的这些异常现象非常有意义。” “这些点缺陷,晶格结构中的这些奇数球,降低了结构的能量稳定性。”

约翰逊说,较低的能量稳定性意味着该材料可能存在一些缺陷,需要进行处理才能有效地导电,但是它们并不意味着β-镓氧化物不一定是一种好的半导体。如果科学家能够控制这些缺陷,那么它们实际上可以很好地导电。

他说:“这种材料对那些高功率技术具有很好的性能。” “但是重要的是,我们必须从根本上看待这一点-我们几乎了解了这种材料背后的科学及其工作原理,因为这种缺陷,这些异常情况可能会影响其作为半导体的功能。”

这项工作是由美国国防部空军科学研究所资助的。

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