La adición de una herramienta de última generación al arsenal de herramientas de laboratorio de Cornell ha ayudado a la universidad a convertirse en líder mundial en el estudio del óxido de galio, que a menudo se considera un posible sucesor del carburo de silicio y el nitruro de galio como semiconductor. de elección para muchas aplicaciones de electrónica de energía.
Un sistema de deposición de vapor químico orgánico-metálico (MOCVD) Agnitron Agilis 100 entró en funcionamiento en el laboratorio Duffield Hall de Hari Nair en junio de 2022. Nair es profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales. El óxido de galio es un material semiconductor buscado por su capacidad para soportar altos voltajes, densidades de potencia y frecuencias. Ha sido especialmente calibrado para producir finas capas de este material. Estas propiedades lo convierten en un material perfecto para diversas aplicaciones, incluidas las comunicaciones 5G, las fuentes de energía renovable y los automóviles eléctricos.
«Otro beneficio clave del óxido de galio es la capacidad de hacer crecer cristales individuales de este material a partir de su forma fundida», dijo Nair, «que será clave para escalar el tamaño del sustrato». Esta capacidad de ampliación es muy importante para la introducción de dispositivos electrónicos en la industria que están hechos de nuevos materiales semiconductores”.
En los sistemas MOCVD de óxido de galio, un precursor organometálico de galio se rocía sobre un sustrato semiconductor monocristalino calentado. Se forma una capa cristalina de óxido de galio de alta calidad cuando los átomos de galio se combinan con los átomos de oxígeno en la superficie de la oblea a través de la degradación del precursor inducida por el calor.
Los semiconductores compuestos como los arseniuros del Grupo III, los fosfuros del Grupo III y los nitruros del Grupo III juegan un papel importante en las comunicaciones ópticas y móviles, así como en la iluminación de estado sólido, entre otras aplicaciones. MOCVD es el estándar de la industria para fabricar películas delgadas epitaxiales de estos semiconductores compuestos. La calidad del óxido de galio producido por MOCVD ha mejorado continuamente durante los últimos cinco años.
«Con este sistema, podemos hacer crecer películas delgadas en sustratos de hasta 2 pulgadas de diámetro bajo potenciales de oxidación química ampliamente ajustables», dijo Nair. “También tiene una capacidad de temperatura de sustrato muy alta y podemos calentar el sustrato hasta 1500 grados centígrados. Las altas temperaturas del sustrato dan como resultado películas de mejor calidad, lo cual es clave para aumentar el rendimiento de los dispositivos electrónicos”. Nair espera que la herramienta MOCVD se sume al ilustre legado de Cornell en ciencia de materiales.
