外媒：科学家通过使用氧化镓来提高高功率半导

近日，伊利诺伊大学的电气工程师们正致力于使用β-氧化镓这一新型材料，以突破高功率半导体的技术瓶颈。这支伊利诺伊州团队发现，β-氧化镓的获取相对容易，并且其在功率转换方面的表现有望超越当前主流的氮化镓和硅材料，实现更快更高效的转换。

面对平面晶体管的技术极限，研究人员采用了一种名为金属辅助化学蚀刻（MacEtch）的技术，将研究视野拓展到垂直方向。利用这一化学溶液技术，美国国立大学的工程师们成功将半导体蚀刻成三维翅片结构。这种散热片设计增加了芯片表面积，使得在不增加芯片尺寸的前提下，能够处理更高的功率，产生更多的晶体管和电流。

研究人员表示，MacEtch方法相较于传统的“干”蚀刻技术具有显著优势，因为它对半导体表面的损伤要小得多。电气和计算机工程教授李秀玲表示，氧化镓具有更宽的能隙，这对于高电压以及快速开关频率的低压电子产品而言至关重要。这种材料的晶体结构复杂，蚀刻过程中难以控制，但其在电流传导方面的表现仍然优于预期。

在这项研究中，β-氧化镓基板产生了三角形、梯形和锥形散热片，这些形状是通过金属催化剂对晶体的不同取向得到的。尽管这些形状并不完美，但它们却能够比未经蚀刻的β-氧化镓表面更好地传导电流。李教授解释说，“我们还不清楚为什么会这样，但我们正在通过原子水平的表征来寻找答案。”

尽管这一领域仍面临诸多挑战，例如蚀刻速率较慢以及低热导率问题，但李教授及其团队已经证明可以使用MacEtch工艺制造β-氧化镓，这是一种潜在的低成本氮化镓替代品。他们现在正努力解决这些问题，并寻求提高蚀刻速率的方法。李教授表示，“如果蚀刻速率得到提高，我们将能够更快地形成更多的垂直散热片。而对于热导率问题，我们正在积极寻找热工程解决方案。”这项研究的结果将发表在ACS Nano杂志上，为未来的高功率电子设备提供了新的可能性。

通过金属辅助化学蚀刻技术的不断创新和深入研究，β-氧化镓等新型材料的应用前景令人充满期待。它们有可能为现代电子设备带来更高的效率和性能，推动科技进步的浪潮不断向前。这项研究的成功不仅展示了伊利诺伊大学在半导体领域的实力，也为我们揭示了科技未来的无限可能。编译来源Neelectronics ，PConline编译作者栗子。