Спрос населения на недорогие и мощные электронные устройства продолжает расти. Хотя полупроводники на основе кремния сыграли ключевую роль в удовлетворении этого спроса, лучшей альтернативой могли бы стать полупроводники с широкой запрещенной зоной. Эти материалы, работающие при более высоких температурах и выдерживающие повышенные силовые нагрузки, к сожалению, очень дороги.

Нововведение, описанное в исследовании, опубликованном 2 мая в журнале Scientific Reports , может помочь изменить ситуацию. Работу возглавляли исследователи из Университета Буффало, Техасского государственного университета и компании TapeSolar Inc.

Исследование сосредоточено на методе изготовления , называемом эпитаксиальным осаждением, который включает в себя точное размещение молекул поверх кристаллической подложки так, чтобы они идеально совпадали.

В обычных полупроводниках машины наносят тонкие пленки арсенида галлия эпитаксиально на подложки из монокристаллического арсенида галлия. (Эти монокристаллические пленки арсенида галлия обладают уникальными физическими и электрическими свойствами , которые идеально подходят для изготовления высокопроизводительных полупроводниковых приборов, используемых в солнечных батареях и многих других электронных устройствах.)

Подложки из арсенида галлия не только дороги, но доступны только в небольших размерах и являются жесткими, то есть не могут соответствовать изогнутым поверхностям. Альтернативные методы изготовления, такие как эпитаксиальный отрыв и прямое соединение пластин, являются многообещающими, но их эффективность еще не доказана.

В новом исследовании исследователи использовали эпитаксиальное осаждение. Однако вместо монокристаллических подложек они использовали монокристаллическую германиевую подложку, которая является гибкой и может быть изготовлена ​​методом рулонного производства. Этот процесс, похожий на печатный станок, является экономически эффективным и эффективным.

В 2022 году эта же команда сообщила о создании монокристаллических германиевых подложек в PNAS Nexus .

Исследователи проанализировали новый полупроводник из арсенида галлия с помощью рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и фотолюминесцентной спектрометрии.

«Эти монокристаллические пленки арсенида галлия потенциально могут быть полезны во многих приложениях, где интерес представляют большие площади, гибкость, легкий вес и высокие характеристики», — говорит соавтор исследования Амит Гоял, доктор философии, заслуженный профессор SUNY и профессор инноваций SUNY Empire на факультете химической и биологической инженерии Школы инженерии и прикладных наук Университетского университета.