В России смогли получить двумерный дырочный газ на широкозонном полупроводнике из κ-оксида галия. Об этом сообщает пресс-служба Университета МИСИС.
В течение многих десятилетий кремний был основой полупроводниковой промышленности. К настоящему моменту возможности по развитию этих элементов исчерпаны, и потому ученые ищут другие полупроводниковые материалы, обладающие более широкой запрещенной зоной. Ширина запрещенной зоны является одной из наиболее важных характеристик полупроводника: чем она больше, тем выше напряжение можно приложить к элементу, не вызывая пробоя. Широкая запрещенная зона позволяет располагать контакты более близко, уменьшить сопротивление и повысить максимальную рабочую температуру. Одним из кандидатов на роль нового материала является оксид галлия — он способен выдерживать электрическое поле 8 MВ/см, что довольно много по сравнению с 0,3 МВ/см у кремния. K-оксид является одной из полиморфных модификаций этого вещества.
Теперь российские физики вырастили пленку оксида галлия (κ-Ga2O3) на подложке нитрида алюминия (AlN) и подробно изучили структуру и ее электрические свойства. Особенность исследования заключается в том, что научная группа впервые экспериментально подтвердила возможность получения двумерного газа, образующегося на гетерогранице пленки κ-Ga2O3 с другими широкозонными полупроводниками.
«Мы обнаружили необычное поведение структуры – оно заключалось в выпрямлении диода по току, словно материал обладал дырочной проводимостью. Это указывало на существование необычных эффектов на границе κ-Ga2O3/AlN, поскольку ранее получить дырочную проводимость в Ga2O3 никому не удавалось. Дальнейшие детальные исследования материала подтвердили нашу догадку о ключевой роли носителей заряда, образующихся на границе κ-Ga2O3 и AlN»,— рассказал Антон Васильев, один из авторов работы.
Ученые предположили, что несвойственный для пленки κ-Ga2O3 p-тип проводимости –дырочный тип проводимости, в котором основным источником заряда являются дырки, а не электроны, связан с образованием в гетероструктуре двумерного дырочного газа (2DHG).
Однако прежде чем к-оксид галия станет основой для полупроводниковых приборов нового типа, необходимо провести множество дополнительных испытаний. В том числе, в дальнейшем авторы попробуют добавлять к гетероструктурам никель, кислород и золото.
Ранее российские ученые изобрели новый способ подавления отторжения при трансплантации.