Создан диод на базе нанокристаллов для космической электроники

Ученые консорциума Центра компетенций НТИ “Фотоника” и Алферовского университета создали диод на базе нитевидных нанокристаллов нитрида галлия (GaN). Разработка применима в различной электронике, в том числе в электронике космического назначения.

Нитрид галлия является активно исследуемым, относительно новым полупроводником, потенциал которого еще далеко не раскрыт в полном объеме. Он отлично подходит для создания электронных компонентов нового поколения в области силовой, сверхвысокочастотной и оптоэлектроники, в том числе функционирующих в условиях агрессивных сред и космическом пространстве. Поэтому создание электронной компонентной базы на основе нитрида галлия позволяет вывести устройства различного назначения на следующий уровень, сделать их более совершенными.

Сам по себе диод — это полупроводниковый компонент, который пропускает ток в одном направлении и не пропускает в другом. Такая нелинейность позволяет, например, реализовать “электронный ключ”, преобразовывать переменный ток в постоянный (диодный мост) или детектировать и генерировать электромагнитное излучение. По типу и архитектуре диодов существует различное множество, ученые исследовали диоды Шоттки, принцип работы которых основан на энергетическом барьере, возникающем на границе металла с полупроводником.

Как пояснили в Центре НТИ “Фотоника”, совокупность материальных свойств нитрида галлия и геометрических особенностей нитевидных нанокристаллов позволяет расширить возможности электронных компонентов на основе GaN. В ходе исследований ученые синтезировали на кремнии нитевидные нанокристаллы нитрида галлия диаметром порядка 100 нм и длиной до 3 мк, а затем переносили их на вспомогательные подложки из кварца для последующей обработки. Далее к отдельно лежащим кристаллам формировалась контактная металлизация. Изготовленные таким образом диоды продемонстрировали лучшие частотные характеристики.

Само по себе использование нитевидных нанокристаллов не является новинкой. Однако, результаты, которые ученые получили в ходе исследований, являются уникальными. Было установлено и показано, что частота отсечки соответствующих диодов Шоттки достигает 160 ГГц, что приходится на СВЧ диапазон электромагнитных волн, при этом это не предел возможностей.  Использование для синтеза нитевидных нанокристаллов подложек кремния – основного материала полупроводниковой промышленности – несет определенные экономические выгоды.

Диоды Шоттки встречаются в различных вариациях в зависимости от применения, но, как правило, используются в цепях, где требуется высокое быстродействие или низкое энергопотребление. Так, по словам ученых, разработка открывает новые возможности для создания компонентной базы систем 5G и выше, а также высокочувствительных и быстродействующих газовых, химических, тензометрических, а также фото- и биодатчиков для интернета вещей.

Источник: nauka.tass.ru