福利姬

Bedriften 盲r ett resultat av ett n盲ra samarbete mellan forskare vid Link枚pings universitet och f枚retaget SweGaN, som 盲r en avknoppning fr氓n forskningen inom materialfysik vid LiU. F枚retaget tillverkar skr盲ddarsydda elektronikkomponenter i galliumnitrid.

Klarar h枚ga effekter i elfordon

Galliumnitrid, GaN, 盲r ett halvledarmaterial som anv盲nds f枚r effektsn氓la lysdioder, men som 盲ven kan f氓 stor betydelse i andra till盲mpningar, som transistorer, eftersom materialet klarar h枚gre temperaturer och str枚mstyrkor 盲n m氓nga andra halvledarmaterial. Detta 盲r viktiga egenskaper f枚r utveckling av framtidens elektronik, inte minst f枚r elektriska fordon.

En 氓nga av galliumnitrid f氓r kondensera p氓 en wafer av kiselkarbid och bildar d氓 en tunn bel盲ggning. Metoden d盲r ett kristallint material odlas p氓 ett annat kallas epitaxi. Metoden anv盲nds ofta i halvledarindustrin eftersom den ger stora m枚jligheter att kontrollera b氓de kristallstrukturen och den kemiska sammans盲ttningen i den nanometertjocka filmen. Kombinationen av galliumnitrid, GaN, och kiselkarbid, SiC, som b氓da klarar h枚ga elektriska f盲lt, g枚r kretsarna l盲mpliga f枚r applikationer d盲r det beh枚vs h枚ga effekter.

Dock 盲r det d氓lig matchning i ytorna mellan de b氓da kristallina materialen, galliumnitrid och kiselkarbid. Atomerna hamnar snett mot varandra och f枚rst枚r transistorn. Detta har forskningen och sedan ocks氓 industrin l枚st genom att l盲gga ett 盲nnu tunnare lager av aluminiumnitrid mellan de b氓da andra lagren.

Av en slump uppt盲ckte utvecklarna p氓 Swegan att deras transistorer klarade betydligt h枚gre f盲ltstyrkor 盲n de hade f枚rv盲ntat sig, men f枚rstod f枚rst inte varf枚r. Svaret fanns att finna p氓 atomniv氓 och i ett par kritiska mellanytor inne i komponenterna.

Transmorfisk epitaxi

I en artikel i Applied Physics Letters presenterar nu forskare vid LiU och Swegan, med LiU-forskarna Lars Hultman och Jun Lu i spetsen, en f枚rklaring till fenomenet samt en metod som ger transistorer med 盲n h枚gre f枚rm氓ga att klara h枚ga sp盲nningar.
Forskarna har hittat en ny epitaxiell tillv盲xtmekanism som de kallar transmorfisk epitaxi - det vill s盲ga att t枚jningen mellan de olika lagren tas upp gradvis 枚ver ett par atomlager. Det betyder att de kan v盲xa de olika lagren, galliumnitrid och aluminiumnitrid p氓 kiselkarbid, p氓 ett s氓dant vis att de p氓 atomniv氓 kan styra hur de olika lagren hamnar i f枚rh氓llande till varandra i materialet. De har ocks氓 i laboratoriet visat att materialet klarar h枚ga sp盲nningar, upp till 1800V. Skulle man l盲gga en s氓dan sp盲nning 枚ver en klassisk komponent gjord i kisel skulle det sl氓 gnistor och f枚rst枚ra transistorn.

Lars Hultman鈥� Att SweGaN redan kan marknadsf枚ra uppfinningen 盲r det bara att gratulera till, det visar ocks氓 p氓 god samverkan och teknik枚verf枚ring mellan forskning och samh盲lle. Tack vare den n盲ra kontakt vi har med de tidigare kollegor som numera 盲r verksamma p氓 f枚retaget, f氓r v氓ra forskningsresultat snabbt genomslag 盲ven utanf枚r akademin, s盲ger Lars Hultman.

Mest l盲sta artikeln

Forskningen har finansierats via s氓v盲l forskningsanslag fr氓n Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse som via EU:s horisont 2020-program CoolHEMT. Artikeln, med l盲nk nedan, blev speciellt utvald av redakt枚ren f枚r Applied Physics Letters och tillh枚r de mest l盲sta med n盲ra tusen nedladdningar en vecka efter att den publicerades 25/11 2019.

Jun Lu, Jr-Tai Chen, Martin Dahlqvist, Riad Kabouche, Farid Medjdoub, Johanna Rosen, Olof Kordina, and Lars Hultman. Appl. Phys. Lett. 115, 221601 (2019). doi 10.1063/1.5123374
https://doi.org/10.1063/1.5123374

Vid LiU finns ocks氓 ett kompetenscentrum, C3NiT, f枚r forskning och utveckling av III nitrid-tekniker, finansierat av Vinnova och med ett antal stora och sm氓 f枚retag engagerade.