Команда исследователей из Китая разработала высокопроизводительные диоды на основе сверхширокозонных полупроводников, которые могут выдерживать напряжение свыше 3 кВ. Это достижение открывает новые возможности для создания высокомощной электроники.

Сверхширокозонные полупроводники, такие как алмаз и оксид галлия, обладают уникальными свойствами, которые делают их идеальными для высокомощных применений. Они имеют широкую запрещённую зону, высокое пробивное поле, радиационную стойкость и высокую подвижность носителей заряда. Однако создание биполярных устройств на основе этих материалов является сложной задачей.

Источник: DALL-E

Чтобы преодолеть этот барьер, исследователи предложили новый подход — гетеропереходный метод. Этот метод предполагает объединение p-типа алмаза с n-типом оксида галлия для создания мощных pn-диодов.

Учёные вырастили гетероэпитаксиальный n-тип оксида галлия на p-типе алмазной подложке, используя специальную методику координации доменов и ограничения пути кристаллизации. Это позволило создать гетеропереходный интерфейс между оксидом галлия и алмазом, который является атомно-острым и не имеет наблюдаемой диффузии интерфейсных элементов.

Результатом этого стало создание диодов с исключительными характеристиками. Они имеют коэффициент включения/выключения, превышающий 108, и могут выдерживать напряжение свыше 3 кВ, даже без специальной обработки краёв.

Источник: Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c05446

Кроме того, исследователи обнаружили, что эти диоды имеют высокую теплопроводность границы раздела, которая достигает 64 МВт/м2·К при 500 К. Это означает, что они могут эффективно рассеивать тепло, что является важным фактором для высокомощных применений.

Это достижение открывает новые возможности для создания высокомощной электроники, которая может быть использована в различных областях, от энергетики до транспорта. Учёные надеются, что их работа будет способствовать развитию новых технологий и решению сложных задач в области энергетики и электроники.