Onderzoekers hebben het hoge prestatiepotentieel aangetoond van een experimentele transistor gemaakt van een halfgeleider genaamd beta galliumoxide, die nieuwe ultra-efficiënte schakelaars kunnen opleveren voor toepassingen zoals het elektriciteitsnet, militaire schepen en vliegtuigen.

De halfgeleider is veelbelovend voor de volgende generatie "vermogenselektronica, " of apparaten die nodig zijn om de stroom van elektrische energie in circuits te regelen. Een dergelijke technologie zou kunnen helpen het wereldwijde energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen te verminderen door de minder efficiënte en omvangrijke vermogenselektronica-schakelaars die nu in gebruik zijn, te vervangen.

de transistor, een galliumoxide op isolatorveldeffecttransistor genoemd, of GOI, is vooral veelbelovend omdat het een "ultrabrede bandgap, " een eigenschap die nodig is voor schakelaars in hoogspanningstoepassingen.

Vergeleken met andere halfgeleiders waarvan gedacht wordt dat ze veelbelovend zijn voor de transistors, apparaten gemaakt van bèta-galliumoxide hebben een hogere "doorslagspanning, " of de spanning waarbij het apparaat uitvalt, zei Peide Ye, Purdue University's Richard J. en Mary Jo Schwartz hoogleraar elektrische en computertechniek.

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een onderzoekspaper dat deze maand is gepubliceerd in IEEE Electron Device Letters . Afgestudeerd student Hong Zhou deed veel van het onderzoek.

Het team ontwikkelde ook een nieuwe goedkope methode waarbij plakband wordt gebruikt om lagen van de halfgeleider van een enkel kristal af te pellen. wat een veel goedkoper alternatief is voor een laboratoriumtechniek die epitaxie wordt genoemd. De marktprijs voor een stuk bèta-galliumoxide van 1 centimeter bij 1,5 centimeter, geproduceerd met behulp van epitaxie, is ongeveer $ 6, 000. Ter vergelijking:de "Scotch-tape"-benadering kost centen en kan worden gebruikt om films van het bèta-galliumoxidemateriaal in banden of "nanomembranen" te snijden, " die vervolgens kan worden overgebracht naar een conventionele siliciumschijf en in apparaten kan worden verwerkt, zei je.

De techniek bleek extreem gladde films op te leveren, met een oppervlakteruwheid van 0,3 nanometer, wat een andere factor is die veel goeds belooft voor het gebruik ervan in elektronische apparaten, zei je, die is aangesloten bij het NEPTUNE Center for Power and Energy Research, gefinancierd door het Amerikaanse Office of Naval Research en gevestigd in Purdue's Discovery Park. Aanverwant onderzoek werd ondersteund door het centrum.

Het Purdue-team bereikte elektrische stromen die 10 tot 100 keer groter waren dan andere onderzoeksgroepen die met de halfgeleider werkten, zei je.

Een nadeel van het materiaal is dat het slechte thermische eigenschappen heeft. Om het probleem te helpen oplossen, toekomstig onderzoek kan werk omvatten om het materiaal te hechten aan een substraat van diamant of aluminiumnitride.