В России впервые вырастили монокристаллический слиток оксида галлия
Однако благодаря более чем пятилетней работе ученых из Университета ИТМО теперь такие кристаллы умеют делать и в России. До недавнего времени монокристаллы оксида галлия умели получать только в трех странах — Японии, США и Германии. На первый взгляд, получение кристалла может показаться не такой уж и сложной задачей: порошок Ga2O3 засыпается в тигель, специальную емкость для плавления, нагревается до температур выше температуры плавления, а затем из расплавленного материала по методу Чохральского получают кристалл: затравка опускается в расплав и формирует при постепенном вытягивании растущего кристалла монокристаллический образец.
Японские исследователи опубликовали ряд работ о свойствах этого материала и его преимуществах для использования в различных устройствах. Большой интерес к созданию кристаллов Ga2O3 возник в середине 2010-х годов. Во?первых, шириной запрещенной зоны — больше только у алмаза. «В 2012—2015 годах вышли первые статьи, в которых начали говорить о таком полупроводнике как оксид галлия, — рассказывает один из авторов полученного результата младший научный сотрудник мегафакультета фотоники Университета ИТМО Дмитрий Панов, — чем он привлек исследователей? К примеру, летит ракета, от ее сопла идет ультрафиолетовое излучение — датчик видит его, но не засвечивается солнцем. Это приводит к тому, что он поглощает именно ультрафиолетовое излучение, что позволяет использовать его, скажем, в солнечно-слепых детекторах. Большая ширина запрещенной зоны делает оксид галлия и приборные структуры на его основе более устойчивыми к воздействию ионизирующих излучений, что открывает перспективы для применения этого материала в сфере электроники для ядерной промышленности и космической электроники». Кроме того, оксид галлия перспективен для приборов силовой электроники.
Но в случае с оксидом галлия такая среда не подойдет. Однако здесь возникает проблема: часто кристаллы растят в установке, заполненной либо инертным газом (например, аргоном), либо углекислым газом. Получается, и кристалл не растет, и сам тигель разрушается. «Состав оксида нестабильный, в расплавленном состоянии из него выделяется кислород, — рассказывает Панов, — если пытаться растить из него кристаллы в аргоне или CO2, то в расплаве возникает металлический галлий, который формирует сплав с материалом тигля. Поэтому необходимо растить кристалл в кислородной среде».
Дело в том, что этой затравкой в идеале должен быть монокристалл того же вещества, которое находится в тигле. Однако одна из главных проблем — затравка, то есть материал, который опускается в расплав, за который цепляется кристалл и тянется вверх. На первый взгляд выглядит как замкнутый круг. Проще говоря, чтобы вырастить кристалл оксида галлия, нужно уже иметь другой кристалл Ga2O3. Однако ученые Университета ИТМО смогли из него выбраться.
Таким материалом является, к примеру, иридий — один из самых дорогих металлов. Кислород, как известно, вовсе не инертный газ, поэтому для работы в кислородной среде при таких высоких температурах необходимы тигли из особого материала, не вступающего в реакцию с О2. Тем не менее, даже с иридием для качественного роста кристалла приходится применять сложную многоступенчатую последовательность нагрева и остывания.
Теперь, по словам исследователей, необходимо закрепить технологию и выходить на коммерческих партнеров, которые могли бы организовать производство столь необходимых подложек для создания на их основе кристаллов полупроводниковых элементов для электроники и оптоэлектроники.
Тем не менее из таких разнонаправленных кусочков удалось выбрать достаточный по своим размерам фрагмент кристалла, который можно было бы использовать для затравки. Он совершенно не годится для использования в электронике, ведь для этой цели нужен цельный кусок кристалла без каких-либо дефектов. Его выпилили из образца и с его помощью вырастили первый монокристалл.
Дата публикации: 03-07-2020
Ещё новости
27.08.2022 Проект Debian начал общее голосование по вопросу поставки проприетарных прошивок
До 2 сентября продлится фаза обсуждения выставленных на голосование пунктов, после чего начнётся сбор голосов. Проект Debian объявил о проведении общего голосования (GR, general resolution) разработчиков...
27.08.2022 Первоначально сиквел A Plague Tale Innocence не планировался
В такую ситуацию, например, попала A Plague Tale Requiem — сиквел A Plague Tale Innocence про приключения преследуемых инквизицией брата и сестры Гуго и Амиции. Игровая индустрия не всегда предстаёт перед...
27.08.2022 Hyundai обновила Solaris первого поколения. Да так, что он выглядит лучше второго
И вот корейская компания на днях представила обновленный HB20S, который сильно преобразился как снаружи, так и внутри. В Бразилии у Hyundai есть модель HB20S — аналог российского Solaris, причем...
27.08.2022 В России нашли место с самыми дешевыми «параллельными» iPhone
Практически во всех точках «Горбушки», специализирующийся на технике, есть все актуальные модели iPhone в разных цветах и версиях памяти. По данным Forbes, дефицита смартфонов Apple у частников не обнаружено....
27.08.2022 На Украине создан робот-камикадзе с противотанковой миной. Им можно управлять с расстояния около трех километров
Робот-камикадзе получил название Gnome Kamikaze. На Украине заявили о создании наземного робота, который может нести противотанковую мину. В грузовом отсеке робота находится противотанковая мина типа ТМ-62...
Все новости