Kremík už nestačí. Zložitá elektronika si žiada vhodnejšie materiály

20. okt. 2019 • Materiálové inžinierstvo

Kremík už nestačí. Zložitá elektronika si žiada vhodnejšie materiály

Za polovodiče sú považované látky, ktoré z hľadiska elektrickej vodivosti fungujú ako medzičlánok medzi elektricky vodivými a elektricky nevodivými látkami. Záujem vedcov o polovodiče značne narástol po vytvorení prvého tranzistora v roku 1957.

„Dnes je už každému jasné, že bez polovodičov a z nich pripravených zložitých integrovaných obvodov by nebolo súčasnej elektroniky, ani súčasných elektronických prístrojov, ktoré takmer všetci každodenne používame. Tiež mnohí z nás vedia, že doteraz najrozšírenejším polovodičovým materiálom je kremík,“ uvádza RNDr. Dagmar Gregušová, DrSc. z Elektrotechnického ústavu SAV, ktorá pôsobí ako zodpovedná riešiteľka projektu Opracovanie povrchu polovodiča ako cesta k novým III-As a III-N elektronickým súčiastkam.

Faktom ale je, že elektronické zariadenia sú v dnešnej dobe čoraz náročnejšie a nároky na zvyšovanie rýchlosti a objemu prenesených dát stále rastú. Použitie kremíka sa tak dostáva na okraj jeho fyzikálneho limitu.

Obrázok znázorňuje tranzistor pripravený na zafírovej podložke. Je tvorený heteroštruktúrou GaN/AlGaN a na povrchu je nanesený oxid hliníka za účelom zlepšenia vlastností povrchu a tým aj výstupných prúdov tranzistora.
Obrázok znázorňuje tranzistor pripravený na zafírovej podložke. Je tvorený heteroštruktúrou GaN/AlGaN a na povrchu je nanesený oxid hliníka za účelom zlepšenia vlastností povrchu a tým aj výstupných prúdov tranzistora.

Nové typy zložených polovodičov

Zvýšené nároky súčasnej elektroniky si preto vyžadujú výber vhodnejšieho polovodičového materiálu. Dôležité je zamerať sa aj na iné významné parametre materiálu, ako sú frekvencia, účinnosť alebo odolnosť voči nepriaznivému prostrediu (teplota, tlak, radiácia).

Vedci z Elektrotechnického ústavu SAV sa v tomto projekte venujú skúmaniu vlastností povrchov zložených polovodičov a ich vplyvu na funkcionalitu súčiastok.

„Skúmame nové typy zložených polovodičov, ako sú arzenid gália (GaAs) a nitrid gália (GaN) a ich ternárne zlúčeniny, a samozrejme heteroštruktúry z týchto materiálov pripravené. Vlastnosti povrchov a rozhraní medzi jednotlivými vrstvami a ich vplyv na parametre súčiastky zisťujeme na pripravených elektronických súčiastkach, čo sú v našom prípade tranzistory. Okrem elektrického merania využívame aj ďalšie metódy na posúdenie kvality povrchu, na zistenie väzieb medzi jednotlivými prvkami a povrchovú kontamináciu,“ uviedla odborníčka.

Cieľom projektu je nájsť technologické kroky, ktoré by mohli viesť k eliminácii vplyvu povrchu na vlastnosti tranzistorov.

„Skúmame možnosti prípravy polovodičových štruktúr tak, aby ich povrch vykazoval čo najnižšiu hustotu rôznych záchytných centier, ktoré potom vnášajú nežiaduce nábojové pomery do samotnej súčiastky. Skúmame tiež možnosti pasivácie povrchu, aby sa tieto nábojové stavy pokryli vhodnou dielektrickou vrstvou tak, aby ich nábojová aktivita bola eliminovaná. Poznanie vlastností povrchov a rozhraní medzi jednotlivými polovodičovými vrstvami v heteroštruktúre nám umožnia využiť naplno vlastnosti zložených polovodičov.“ Očakáva sa podľa nej, že úspešná manipulácia s povrchovými stavmi môže viesť k tvorbe nových súčiastok, čo môže prispieť k zvýšeniu funkčnosti a väčšej univerzálnosti, resp. spoľahlivosti elektronických systémov.

Obrázok znázorňuje detail vytvarovaného hradla-riadiacej elektródy tranzistora.
Obrázok znázorňuje detail vytvarovaného hradla-riadiacej elektródy tranzistora.

 

Informácie a ilustrácie poskytla: RNDr. Dagmar Gregušová, DrSc.

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Úvodná ilustračná foto: Pixabay.com /manseok/

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
Quark_2019
Bratislavská vedecká cukráreň
Aurelium - centrum vedy
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Symbióza lišajníkov je dosť svojrázny spôsob súžitia 2 alebo viacerých odlišných biologických druhov
Zistite viac