Ученые из Пекинского университета сделали важное открытие в области полупроводников, сосредоточив внимание на нитриде галлия (GaN). Этот материал имеет широкое применение в современных технологиях, и понимание его дефектов может изменить подход к его производству.

GaN является полупроводниковым материалом третьего поколения, который используется в таких сферах, как 5G, военные коммуникации и аэрокосмическая электроника. Он превосходит кремний по ряду характеристик, включая способность работать при высоких напряжениях и температурах. Однако на пути его использования стоят дислокационные дефекты, которые снижают эффективность и надежность устройств.

Ученые определили, что дефекты возникают в результате из-за подъема (изменения числа локальных атомов) - процесса, который до сих пор был плохо изучен, что отличается от привычных проблем, связанных со скольжением в кремнии (движением по плоскости, которое промышленность научилась контролировать). Для анализа этих дефектов команда использовала сканирующую просвечивающую электронную микроскопию (СТЭМ), что позволило увидеть дислокации на атомном уровне.

Одним из ключевых аспектов их работы стало изучение "настройки уровня Ферми". Этот параметр определяет, как легко электроны могут проходить через полупроводник. Ученые установили, что правильная настройка этого уровня позволяет контролировать подъем и, как следствие, снижать количество дефектов. Это можно представить как регулировку уровня жидкости в сосуде: чем лучше управляем, тем стабильнее система.

Китай контролирует большую часть мирового производства галлия и недавно ввел ограничения на его экспорт в США. Это создало дефицит и повысило стоимость полупроводников на основе GaN, что усложняет ситуацию для американских военных технологий. Если Китай сможет улучшить качество и снизить стоимость производства GaN, это даст ему значительное преимущество в высоких технологиях и обороне, что может повлиять на глобальные рынки.