Ученые новосибирского Академгородка разрабатывают транзисторы нового типа для систем связи и энергетики

Разработку транзисторов нового типа ведут сотрудники молодежной лаборатории Института физики полупроводников СО РАН.

Напомним, что Институт физики полупроводников СО РАН на сегодня является ведущим научным институтом в России по целому ряду направлений, связанных с производством микроэлектроники. Одно из них ─ синтез кристаллических пленок на основе нитрида галлия алюминия на кремниевых подложках. Этот полупроводниковый материал обладает рядом уникальных свойств: благодаря строению кристалла он выдерживает очень высокие температуры и воздействие очень больших токов. Такие свойства нужны для производства систем мобильной связи (прежде всего, поколения 5G и 6G), космического оборудования, при создании силовой электроники (высоковольтные источники питания и т.п.), систем беспроводной зарядки гаджетов и ряда других направлений.

В России подобные транзисторы не производят, импорт стал практически недоступен из-за санкций, а значит его замещение становится критически важной задачей. Ее решением занимаются сотрудники одной из молодежных лабораторий ИФП СО РАН. А интерес со стороны ряда индустриальных партнеров подтверждает актуальность исследования.

Именно над отработкой процесса выращивания таких пленок (их еще называют гетеро- эпитаксиальные структуры) и работают ученые. Материал для транзисторов – это высококристалличные совершенные полупроводниковые пленки, которые выращиваются на подложке из кремния в условиях сверхвысокого вакуума на специальных установках. Это очень сложный и трудоемкий процесс. Мало того, что они состоят из многих слоев, у каждого должно быть свое строение и определенные характеристики. «Наше оборудование обеспечивает отсутствие инородных веществ в камере, где растут кристаллы, даже на уровне отдельных молекул, что позволяет выращивать многослойные структуры с заданными свойствами. Такой слоеный пирог, где каждый слой должен быть совершенным, без малейших дефектов, чтобы транзисторы, изготовленные из этого материала, работали как нужно», - рассказал «Континенту Сибирь» руководитель лаборатории, к.ф.-м.н. Денис Милахин.

Отрабатывая технологию выращивания пленок такого типа приходится учитывать, что нитрид галлия и кремний – не родственные материалы и добиться того, чтобы кристаллы одного зародились на подложке из другого можно лишь с помощью целого ряда сложных процедур. «Наша лаборатория была создана в ноябре прошлого года, и к настоящему времени мы уже отработали этап зарождения кристалла нитрида на кремнии. В этом году мы должны отработать следующий этап – рост буферных слоев с минимальным количеством дефектов. Решив эту задачу, к следующему году мы выйдем на этап финальных слоев, которые отвечают за перенос тока в транзисторе, таким образом обеспечивая его работу. И завершив эту работу, мы передадим нашим индустриальным партнерам фактически готовую технологию, которая сегодня в нашей стране отсутствует», - отметил он.