Создан полупроводник с рекордной шириной запрещённой зоны

Инженеры Корнеллского университета создали полупроводник с запрещённой зоной свыше 7 электронвольт — энергетическим разрывом между состояниями, где электроны связаны с атомами, и состояниями, где они могут переносить ток. Из материала изготовили рабочие диод и транзистор.

Материал изготовлен из оксида алюминия-галлия с примесью кремния. Прежний рекорд ширины запрещённой зоны составлял около 6 электронвольт. Более широкая зона позволяет полупроводникам выдерживать более сильные электрические поля, но затрудняет получение проводящего материала: он всё больше ведёт себя как изолятор.

Тонкие кристаллические плёнки выращивали слой за слоем в строго контролируемых условиях. Атомы кремния вводили при достаточно низкой температуре: это позволило получить подвижные электроны, переносящие ток.

По данным исследования, при комнатной температуре проводимость плёнок превысила ранее опубликованные значения для материалов с запрещённой зоной шире 6 электронвольт более чем в 100 миллионов раз. В изготовленном транзисторе напряжение на управляющем электроде меняло ток более чем в 10 тысяч раз. Плёнки выращивали на сапфире — широко доступном материале, который производится в больших объёмах.

Устройства пока требуют доработки. Электронная микроскопия выявила в материале множество дефектов, поэтому авторы видят возможности улучшить его свойства. Исследование опубликовано 7 октября в Nature.

Ранее по теме: Новый полупроводник может повысить эффективность солнечных батарей

Источник: Cornell University