I ricercatori hanno dimostrato il potenziale ad alte prestazioni di un transistor sperimentale costituito da un semiconduttore chiamato beta ossido di gallio, che potrebbe portare nuovi interruttori ultra efficienti per applicazioni come la rete elettrica, navi e aerei militari.

Il semiconduttore è promettente per la prossima generazione di "elettronica di potenza, " o dispositivi necessari per controllare il flusso di energia elettrica nei circuiti. Una tale tecnologia potrebbe aiutare a ridurre il consumo energetico globale e le emissioni di gas serra sostituendo gli interruttori elettronici di potenza meno efficienti e ingombranti attualmente in uso.

Il transistor, chiamato ossido di gallio su transistor ad effetto di campo isolante, o GOOI, è particolarmente promettente perché possiede un "bandgap ultra ampio, " una caratteristica necessaria per gli interruttori nelle applicazioni ad alta tensione.

Rispetto ad altri semiconduttori ritenuti promettenti per i transistor, i dispositivi realizzati con ossido di beta gallio hanno una "tensione di rottura" più elevata, " o la tensione alla quale il dispositivo si guasta, disse Peide Ye, Richard J. e Mary Jo Schwartz Professore di ingegneria elettrica e informatica della Purdue University.

I risultati sono dettagliati in un documento di ricerca pubblicato questo mese in Lettere del dispositivo elettronico IEEE . Lo studente laureato Hong Zhou ha svolto gran parte della ricerca.

Il team ha anche sviluppato un nuovo metodo a basso costo utilizzando nastro adesivo per staccare strati del semiconduttore da un singolo cristallo, rappresentando un'alternativa molto meno costosa a una tecnica di laboratorio chiamata epitassia. Il prezzo di mercato per un pezzo di ossido di beta gallio da 1 centimetro per 1,5 centimetri prodotto utilizzando l'epitassia è di circa $ 6, 000. In confronto, l'approccio "Scotch-tape" costa pochi centesimi e può essere utilizzato per tagliare film di materiale di ossido di beta gallio in nastri o "nano-membrane, " che può quindi essere trasferito su un disco di silicio convenzionale e fabbricato in dispositivi, Hai detto.

Si è scoperto che la tecnica produce pellicole estremamente lisce, avente una rugosità superficiale di 0,3 nanometri, che è un altro fattore che fa ben sperare per il suo utilizzo nei dispositivi elettronici, ha detto sì, che è affiliato al NEPTUNE Center for Power and Energy Research, finanziato dall'Ufficio per la ricerca navale degli Stati Uniti e con sede al Discovery Park di Purdue. La ricerca correlata è stata supportata dal centro.

Il team di Purdue ha raggiunto correnti elettriche da 10 a 100 volte maggiori rispetto ad altri gruppi di ricerca che lavorano con il semiconduttore, Hai detto.

Uno svantaggio del materiale è che possiede scarse proprietà termiche. Per aiutare a risolvere il problema, la ricerca futura potrebbe includere lavori per fissare il materiale a un substrato di diamante o nitruro di alluminio.