Chiny ogłaszają przełom w dziedzinie półprzewodników z tlenkiem galu

Naukowcy z Uniwersytetu Zhejiang w Chinach opracowali innowacyjną metodę umożliwiającą bardziej efektywną i ekonomiczną produkcję tlenku galu, który stanowi alternatywę dla krzemu w przemyśle półprzewodnikowym, jak informuje South China Morning Post. To odkrycie nabiera szczególnego znaczenia w kontekście zakazu eksportu tlenku galu do Chin.

Krzem od dawna stanowi kluczowy składnik w produkcji układów półprzewodnikowych, jednak w miarę ewolucji przemysłu, zaczęto eksperymentować z innymi związkami, takimi jak arsenek galu, fosforek indu i tlenek galu. Tlenek galu to materiał półprzewodnikowy czwartej generacji, charakteryzujący się bardzo szeroką przerwą energetyczną, co oznacza, że jest odporny na silne pola elektryczne i zużywa niewielką ilość energii. Przerwa energetyczna to energia potrzebna do uwolnienia elektronów wewnątrz materiału półprzewodnikowego. Dzięki bardzo szerokiej przerwie energetycznej, tlenek galu może być wykorzystywany w zastosowaniach wysokonapięciowych.

Chińscy naukowcy dokonali przełomu, który może pobudzić krajową produkcję półprzewodników nowej generacji. Amerykanie próbowali temu zapobiec.

W porównaniu do innych materiałów o ultraszerokiej przerwie energetycznej, takich jak azotek galu i węglik krzemu, tlenek galu wykazuje wiele korzyści. Niemniej jednak, jego produkcja jest znacznie bardziej skomplikowana. Tlenek galu stanowi jedyny materiał, który można wytworzyć w postaci monokryształów pod ciśnieniem atmosferycznym po jego zestaleniu. To może znacząco obniżyć koszty produkcji, lecz proces ten wymaga znacznych ilości irydu do wytworzenia tygla do topienia tlenku galu.

Aby przybliżyć skalę, czterocalowy tygiel potrzebuje około 11 funtów (około 5 kg) irydu. Z uwagi na to, że cena irydu jest trzykrotnie wyższa od ceny złota, podnosi to koszty produkcji. Jednocześnie rodzi to również obawy związane z ochroną własności intelektualnej w Chinach, ponieważ Japonia i Stany Zjednoczone już z powodzeniem wykorzystują tę metodę i rodzą się pytania, czy Chiny same doszły do tego przełomu, czy skopiowały rozwiązania.

W ubiegłym roku naukowcy z Państwowego Laboratorium Materiałów Krzemowych na Uniwersytecie Zhejiang osiągnęli przełom, tworząc dwucalowe płytki z tlenku galu. W tegorocznym rozwinięciu swojej pracy zdołali wyprodukować czterocalowe wafle z tego materiału. Ich udoskonalona metoda opierała się na technice, która wykorzystuje aż o 80 procent mniej irydu. To znacząco obniża koszty produkcji i skraca proces, co czyni go łatwiejszym w przypadku produkcji masowej. Zespół zastrzegł prawa patentowe do tych ulepszonych technik i aktualnie eksperymentuje z wykorzystaniem gradientu temperatury w celu zwiększenia rozmiaru wytwarzanych kryształów.

W ubiegłym roku Departament Handlu USA nałożył zakaz eksportu tlenku galu do Chin z obawami o bezpieczeństwo narodowe, ze względu na jego potencjalne zastosowanie w celach wojskowych. Celem zakazu było zapobieżenie Chinom zdobywania wiedzy w obszarze półprzewodników nowej generacji, gdzie tlenek galu jest uważany za wartościowy składnik o potencjalnej wartości wynoszącej 1,5 miliarda dolarów do końca tej dekady.

Chiny nie tylko zdołały opracować własną technologię, ale w rewanżu wprowadziły zakaz eksportu galu i germanu od 1 sierpnia bieżącego roku.