Заради китайските санкции САЩ ще разработват транзистори от диамант и алуминиев нитрид

В съвременните чипове за захранване и радиочестотни усилватели се използват полупроводници с широка лента на пропускане, като например галиев нитрид (GaN). Китай контролира лъвския пай от световните доставки на галий, а неотдавнашните ограничения на Пекин върху износа му означават допълнителни рискове за националната сигурност на редица държави, включително САЩ.

Поради това DARPA, агенция на Министерството на отбраната на САЩ възложи на Raytheon (индустриална корпорация специализирана в производството на оръжия и военна и търговска електроникa) да разработи синтетични полупроводници от диамант и алуминиев нитрид като алтернатива на GaN.

Целта на Raytheon е да гарантира, че тези материали се влагат в оборудването, предназначено за настоящите и бъдещите радарни и комуникационни системи: радиочестотни превключватели, ограничители и усилватели на мощност, като спомагат за разширяване на техните възможности и обхват. Такива компоненти ще се използват в системите за засичане, електронна война, насочен пренос на енергия и високоскоростни оръжия, включително хиперзвукови оръжия. Възможно е в бъдеще такива полупроводници да намерят приложение и в гражданския сектор, например в електромобили, комуникационни системи и други приложения.

Водещият материал в областта на мощните и високочестотните полупроводници е галиевият нитрид, чийто лентов отвор е 3,4 eV. Възможностите му могат да бъдат надминати от синтетичния диамант с 5,5 eV – той ще бъде полезен в оборудване, където високочестотните характеристики, високата подвижност на електроните, екстремният температурен контрол, високата мощност и дълготрайността са от решаващо значение. Синтетичният диамант оабче все още е нов материал в областта на полупроводниците и все още има проблеми, свързани с масовото му производство. Алуминиевият нитрид има още по-широка разделителна ивица от 6,2 eV, което означава, че е още по-подходящ за такова оборудване, но Raytheon все още трябва да разработи подходящи полупроводникови компоненти.

На първия етап компанията ще разработи полупроводникови слоеве на базата на диамант и алуминиев нитрид. На втория етап тези технологии ще бъдат оптимизирани за по-големи диаметри на пластините, особено за сензорни системи. И двата етапа трябва да бъдат завършени за три години. Компанията вече има опит в интегрирането на GaN и GaAs-компоненти в радарно оборудване, така че вероятно ще се справи с новата задача.