麻省理工學院發(fā)現(xiàn)超級半導體在900華氏度下存活48小時
麻省理工學院
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202405/459230.htm氮化鎵被譽為下一代半導體,未來有可能取代硅,但對這種材料的研究仍處于初級階段。
因此,麻省理工學院(MIT)及其他美國研究機構(gòu)的研究人員決定將其推向新的高度,并在900華氏度以上的溫度下測試它。
人類對太陽系行星的探索一直集中在遠離太陽的行星。例如,金星的溫度極其高,可以瞬間融化鉛,我們的航天器在那兒也無法存活片刻。
即使研究人員發(fā)送一個具有耐熱外殼的航天器,基于硅的車載電子設備也會在極端溫度下失效,使整個任務毫無意義。
作為一種材料,氮化鎵已知能承受超過900華氏度(500攝氏度)的溫度,但科學家們并不清楚用這種材料開發(fā)的電子設備在超過硅制設備的572華氏度(300攝氏度)的操作極限下會表現(xiàn)如何。
步步為營的方法
“晶體管是現(xiàn)代電子設備的核心,但我們不想直接跳到制造氮化鎵晶體管,因為可能會出很多問題,”麻省理工學院電氣工程與計算機科學(EECS)研究生約翰·尼魯拉說,他參與了這項工作。
“我們首先想確保材料和接觸點能夠存活,并了解它們在溫度升高時會發(fā)生怎樣的變化,”尼魯拉在新聞發(fā)布會上解釋道。歐姆接觸是半導體與外界連接的方式。
為了研究溫度對歐姆接觸的影響,研究人員將接觸點置于932華氏度(500攝氏度)的溫度下連續(xù)48小時。
他們發(fā)現(xiàn),這些接觸點在高溫暴露后結(jié)構(gòu)依然完好,這對未來開發(fā)高性能晶體管來說是一個積極的信號。
理解阻力
盡管氮化鎵被譽為下一代半導體,科學家們?nèi)孕鑾资甑难芯坎拍苁蛊湎窆枰粯訌V泛應用。例如,研究人員對其阻力知之甚少。
首先,氮化鎵的阻力與其尺寸成反比。雖然這可以解決,但半導體還必須與其他電子設備連接,從而帶來其阻力。被稱為接觸阻力,這在設備中保持不變,過高會使設備效率低下。
為了更好地理解氮化鎵設備中的接觸阻力,麻省理工學院的研究人員構(gòu)建了傳輸長度方法結(jié)構(gòu),其中包括一系列電阻器,可以測量接觸和材料的阻力。
在與萊斯大學的合作中,研究人員將這些結(jié)構(gòu)放置在達到932華氏度(500攝氏度)的熱平臺上,并測量其阻力。
在麻省理工學院,研究團隊進行了更長期的實驗,將這些結(jié)構(gòu)置于專門的爐子中72小時,以確定阻力隨溫度和時間的變化。電子顯微鏡被用來觀察高溫對材料和歐姆接觸的影響。
研究人員發(fā)現(xiàn),即使在高溫下,接觸阻力也保持不變。48小時后,材料開始退化。
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