Пробив на китайски учени в производството на полупроводници от галиев оксид

Полупроводниците от галиев оксид се характеризират с устойчивост на високо напрежение, по-малък размер и по-ниска консумация на енергия в сравнение с предишното поколение полупроводници. Аналитиците на FLOSFIA прогнозират, че до 2025 г. пазарът на галиевия оксид ще се изравни с този на галиевия нитрид, а до 2030 г. стойността му ще достигне 1,542 млрд. долара. Пробивът на китайските учени може да укрепи китайската индустрия за производство на полупроводници, която САЩ се опитват да отслабят.

През последните десетилетия полупроводниците изминаха дълъг път от елементарни материали като германий и силиций до съединения (галиев арсенид, индиев фосфид) и материали с широка забранена зона (силициев карбид, галиев нитрид). Галиевият оксид се счита за четвъртото поколение полупроводници със свръхширока забранена зона, пише SCMP. Той може да издържа на силни електрически полета, стабилен е физически и химически и консумира малко енергия.

Широчината на забранената зона е мярка за енергията, необходима за освобождаване на електрони в полупроводниковия материал. Колкото по-голяма е тази стойност, толкова по-висока е устойчивостта на високо напрежение. В сравнение с другите материали галиевият оксид има редица значителни предимства. Само че е труден за производство.

Миналото лято Министерството на търговията на САЩ забрани износа на съвременни полупроводници, включително галиев оксид, от съображения за национална сигурност. Устройствата, които използват тези материали, имат висок военен потенциал – се казва в изявлението. В отговор Пекин въведе свои собствени мерки за контрол на износа на галий и германий, които влязоха в сила миналия месец. Износът на важните за страната метали и свързаните с тях продукти вече трябва да преминава през регулаторно одобрение.

Екип от учени от университета в Джъдзян разработва последно поколение местни полупроводници. Те са забелязали, че галиевият оксид е единственият материал, който образува отделни кристали чрез втвърдяване от разтопено състояние при нормално налягане. Тази особеност намалява производствените разходи.

Освен това предложеният от тях метод с 80% намалява нуждата от скъп иридий. И още, производственият процес се оказа сравнително прост и кратък, подходящ за автоматизирано управление.
Учените са получили патенти за своето изобретение и ще работят по оптимизиране на технологията чрез контролиране на температурните условия. По този начин те очакват да произвеждат по-големи кристали от галиев оксид.

В продължение на десет години, до 2018 г., китайските власти активно набираха висококвалифицирани учени, обучени в чужбина, чрез финансираната от държавата програма „План за хиляди таланти“ (TTP, „Thousand Talents Plan„). В резултат на натиска от страна на САЩ Китай закри програмата TTP, но две години по-късно я възобнови под ново име и в нов формат.