Pii on pitkään ollut mikroelektroniikan ja puolijohdeteknologian globaali materiaali, mutta sillä on kuitenkin edelleen rajoituksia, erityisesti tehosovelluksissa. Nyt tutkijat ovat tuomassa käyttöön läpinäkyviä puolijohtavia oksideja. Yksi lupaavimmista on galliumoksidi.
- Yksi suurimmista puutteista mikroelektroniikan maailmassa on aina tehon hyvä käyttö. Suunnittelijat pyrkivät aina vähentämään ylimääräistä virrankulutusta ja tarpeetonta lämmöntuotantoa, sanoo Yhdysvaltain ilmavoimien tutkimuslaboratorion elektroniikan insinööri Gregg Jessen.
- Yleensä tämä tehdään skaalaamalla laitteita. Nykyisin käytössä olevat tekniikat ovat kuitenkin jo skaalattu lähes niiden käyttömahdollisuuksien rajoille, joita monissa sovelluksissa halutaan. Niitä rajoittaa erityisesti niiden kriittinen sähkökenttävahvuus.
Läpinäkyvät johtavat oksidit ovat merkittävin syntymässä oleva materiaali puolijohdetekniikassa. Ne tarjoavat epätodennäköisen johtavuuden ja läpinäkyvyyden yhdistelmän visuaaliselle spektrille. Yhdellä johtavista oksideista on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden ansiosta se voi toimia hyvin tehokytkimenä: Ga2O3 tai galliumoksidi on materiaali, jolla on uskomattoman suuri kaistanleveys.
Tutkijakirjoittajat keskittyvät FETtiin eli kenttävaikutustransistoriin, joka voi suuresti hyötyä galliumoksidin vahvasta kriittisestä sähkökentän siedosta. Se voi mahdollistaa pienempien geometrioiden ja aggressiivisten dopingprofiilien FETtien suunnittelun.
Materiaalin joustavuus eri käyttötarkoituksiin johtuu sen laaja-alaisesta johtavuudesta - erittäin johtavasta ja hyvin eristävään - sekä korkeasta läpilyöntijännitteestä.
- Seuraava sovellus galliumoksidille on unipolaariset FET-tehokytkimet. Kriittinen kentänvoimakkuus on tässä tärkein metriikka, ja se tuottaa erinomaiset energiatiheysominaisuudet. Galliumoksidin kriittinen kentänvoimakkuus on yli 20-kertainen piihin verrattuna ja yli kaksi kertaa parempi kuin piikarbidilla ja galliumnitridillä, Jessen sanoo.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 19.2.2018
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
