Pada Mei 2002, Lester F. Eastman dan Umesh K. Mishra menulis tentang pembangunan teknologi jangka panjang dalam bidang semikonduktor kuasa pada masa itu:Galium Nitrida (GaN).  
Dalam artikel itu, mereka menyatakan optimisme tentang prospek galium nitrida dalam rangkaian tanpa wayar jalur lebar, radar dan aplikasi pensuisan kuasa yang baru muncul untuk grid kuasa. Mereka juga merujuk kepada peranti GaN sebagai"Transistor paling teguh yang pernah dicipta".  
Mereka betul. Jurang jalur GaN yang luas (tenaga yang diperlukan untuk memecahkan elektron terikat dan memudahkan pengaliran) dan kualiti lain membolehkan kita mengeksploitasi toleransi medan elektrik bahan ini yang tinggi, membolehkan peranti dengan prestasi yang belum pernah terjadi sebelumnya.  
Hari ini, GaN merupakan peneraju utama aplikasi kuasa RF keadaan pepejal, yang telah pun muncul dalam radar, tanpa wayar 5G, dan tidak lama lagi akan menjadi perkara biasa dalam penyongsang kuasa yang digunakan dalam kenderaan elektrik. Kini, anda juga boleh membeli pengecas USB yang direka bentuk berdasarkan peranti GaN, yang menawarkan tahap kuasa yang jauh lebih tinggi dalam saiznya yang padat.  
Walau bagaimanapun, walaupun ini berlaku, kami masih bertanya, adakah apa-apa yang lebih baik daripada GaN? Adakah terdapat apa-apa yang boleh dilakukan untuk menjadikan penguat RF lebih berkuasa dan cekap? Adakah terdapat apa-apa yang boleh mengecilkan lagi elektronik kuasa, seterusnya mengurangkan beban pada pesawat dan kereta? Bolehkah kita menemui bahan dengan jurang jalur yang lebih besar yang masih boleh mengalirkan elektrik?  
Ternyata, jawapannya adalah ya.  
Malah, terdapat bahan dengan banyak jurang jalur di pasaran, tetapi keistimewaan mekanik kuantum bermakna kebanyakannya sukar digunakan sebagai semikonduktor. Walau bagaimanapun, terdapat satu calon yang menarik: oksida konduktif lutsinar galium oksida (Ga2O3).  
Dengan jurang jalurnya yang luas hampir 5 eV, galium oksida memimpin GaN (3.4eV) sejauh satu batu, dan berbanding dengan silikon (1.1eV), plumbumnya sebesar maraton. Kita tahu bahawa berlian dan aluminium nitrida juga mempunyai jurang jalur yang besar, tetapi ia tidak mempunyai sifat seperti Ga2O3, yang merupakan satu set sifat bertuah yang boleh digunakan untuk membuat peranti yang murah tetapi berkuasa.  
Tidak mencukupi untuk sesuatu bahan mempunyai jurang jalur yang luas, kerana jika ya, semua dielektrik dan seramik boleh, itulah sebabnya ia hanya boleh digunakan sebagai penebat. Tetapi galium oksida mempunyai gabungan kualiti unik yang boleh menjadikannya sangat berguna sebagai calon bahan untuk suis kuasa dan elektronik RF.  
   

Ilustrasi: Spektrum IEEE Sumber: “Pelaksanaan Ga2O3 untuk Aplikasi Elektronik Kuasa” yang dibentangkan oleh Gregg H. Jessen dkk. di Persidangan Penyelidikan Peranti Tahunan (DRC) ke-75.

Antara lima sifat yang penting untuk semikonduktor, kekuatan medan elektrik kritikal yang tinggi merupakan kelebihan terbesar beta-galium oksida. Ini boleh membantu menghasilkan suis voltan tinggi dan boleh bermakna peranti RF yang berkuasa boleh direka bentuk berdasarkannya. Walau bagaimanapun, kelemahan terbesar beta-galium oksida ialah kekonduksian termanya yang rendah, yang bermaksud haba boleh terperangkap di dalam peranti.  
Selain itu, satu sifat galium oksida yang baik ialah anda boleh menambah pembawa cas kepadanya untuk menjadikannya lebih konduktif melalui proses yang dipanggil doping. Doping melibatkan penambahan jumlah bendasing terkawal pada kristal untuk mengawal kepekatan pembawa cas dalam semikonduktor. Dalam silikon, sebagai contoh, anda boleh menggunakan implantasi ion diikuti dengan penyepuhlindapan untuk mendoping kristal dengan fosforus (menambah elektron bebas) atau boron (menolaknya), membolehkan cas bergerak bebas di dalamnya. Dalam Ga2O3 anda menambah elektron dengan cara yang sama.  
Tetapi jika anda cuba menggunakan pendekatan ini dengan oksida jurang jalur lebar yang lain, anda akan mendapat kristal dan bintik-bintik yang berpotensi berkecai dalam kekisi di mana cas tersekat.  
Kebolehsuaian galium oksida terhadap penambahan dopan melalui proses standard (dipanggil implantasi ion) serta semasa pertumbuhan epitaksial (mendepositkan kristal tambahan) membolehkan kita meminjam daripada beberapa teknologi litografi dan pemprosesan komersial yang sedia ada. Kaedah ini menjadikannya agak mudah untuk menentukan dimensi transistor dengan tepat dalam puluhan nanometer dan menghasilkan pelbagai topologi peranti. Walau bagaimanapun, bahan semikonduktor lain dengan jurang jalur yang lebar tidak mempunyai ciri yang sangat berguna ini. Malah GaN pun tidak boleh melakukan ini.  
Satu lagi kelebihan galium oksida ialah, seperti yang dinyatakan di atas, wafer silikon besar bagi kristal Ga2O3 sebenarnya sangat mudah dibuat. Walaupun terdapat beberapa jenis kristal Ga2O3, yang paling stabil dipanggil β, diikuti oleh ε dan α. Antaranya, β-Ga2O3 mempunyai penyelidikan keseluruhan yang paling banyak, terutamanya disebabkan oleh usaha institusi seperti Institut Sains Bahan Kebangsaan di Tsukuba, Jepun dan Leibniz-Institut für Kristallzüchtung di Berlin.  
Aspek β-Ga2O3 yang paling menarik ialah kestabilan termanya, yang membolehkannya dihasilkan menggunakan beberapa teknik yang telah digunakan secara meluas, termasuk kaedah Czochralski untuk pembuatan wafer silikon. Kita juga boleh menggunakan teknik pertumbuhan kristal yang dipanggil edge-defined, film-fed. Pada masa kini, kristal juga boleh ditumbuhkan menggunakan teknik Bridgman-Stockbarger menegak yang sangat berskala.  
Sukar untuk menyatakan betapa berbezanya situasi ini dengan semikonduktor jurang jalur lebar yang lain. Walau bagaimanapun, dari perspektif semasa, kecuali silikon karbida (SiC), kebanyakan semikonduktor jurang jalur lebar yang baru muncul tidak mempunyai substrat bersaiz besar di mana kristal besar boleh ditumbuhkan. Ini bermakna ia perlu tumbuh pada cakera bahan lain, yang memerlukan kos. Contohnya, galium nitrida biasanya ditumbuhkan pada substrat silikon, silikon karbida atau nilam dalam proses yang kompleks. Tetapi struktur kristal substrat ini jelas berbeza daripada GaN, dan perbezaan ini boleh mewujudkan "ketidakpadanan kekisi" antara substrat dan GaN, mengakibatkan sejumlah besar kecacatan. Kecacatan ini menyebabkan banyak masalah untuk peralatan yang dihasilkan. Oleh kerana Ga2O3 bertindak sebagai substratnya sendiri, tiada ketidakpadanan dan oleh itu tiada kecacatan. Teknologi Kristal Novel Jepun telah menunjukkan 150 mm β-Ga2O3.  
di Institut Teknologi Maklumat dan Komunikasi Jepun (NICT)Masataka Higashiwakimerupakan orang pertama yang menyedari potensi β-Ga2O3 dalam aplikasi pensuisan kuasa. Pada tahun 2012, beliau mengejutkan seluruh bidang peranti kuasa selepas kumpulan penyelidikannya melaporkan transistor β-Ga2O3 kristal tunggal yang pertama. Sejauh manakah kebaikan produk ini? Contohnya, salah satu spesifikasi utama transistor kuasa ialah voltan kerosakan, titik kritikal di mana keupayaan semikonduktor untuk menghentikan aliran arus rosak. Voltan kerosakan transistor perintis yang diperkenalkan oleh Higashiwaki adalah lebih besar daripada 250V. Sebagai perbandingan, GaN mengambil masa hampir dua dekad untuk mencapai pencapaian ini.  
Dalam karya penting mereka, Higashiwaki menyifatkan bahawa mereka juga mengurangkan kehilangan kuasa peranti dengan ketara dengan menggunakan bahan dengan kekuatan medan elektrik kritikal yang tinggi. Ciri ini, yang dikenali sebagai Ec, merupakan kuasa besar sebenar galium oksida.  
Secara ringkasnya, jika anda mengapit bahan di antara dua konduktor, dan anda meningkatkan voltan, Ec ialah medan elektrik di mana bahan tersebut mula mengalirkan elektrik. Sering kali, voltan ini kadangkala boleh membawa kesan buruk. Kekuatan medan kritikal silikon biasanya diukur dalam ratusan kilovolt per sentimeter, manakala kekuatan medan kritikal Ga2O3 ialah 8 megavolt per sentimeter.  
 

Imej: Makmal Penyelidikan Tentera Udara

Wira voltan tinggi: Transistor galium oksida yang digambarkan di atas (ditunjukkan di atas pada dua pembesaran (a dan b) dan dalam keratan rentas (c)) mengekalkan voltan melebihi 200 volt dalam lingkungan hanya 600 nanometer.

Apabila anda memikirkan tentang transistor pensuisan kuasa yang ideal, mempunyai E yang sangat tinggi adalah salah satu tarikan terbesar. Sebaik-baiknya, peranti akan bertukar serta-merta antara dua keadaan: sentiasa hidup (konduksi tanpa rintangan) dan sentiasa mati (tiada konduksi langsung). Kedua-dua ekstrem ini mempunyai dua geometri peranti yang sangat berbeza. Untuk keadaan mati, anda perlu meletakkan lapisan bahan yang lebih tebal di antara sumber dan saliran transistor untuk mengelakkan konduksi dan menyekat voltan yang besar. Untuk keadaan hidup, anda memerlukan kawasan yang sangat nipis supaya ia tidak mempunyai rintangan.  
Sudah tentu, anda tidak boleh mempunyai kedua-duanya. Kekuatan medan elektrik kritikal bahan menentukan betapa nipisnya kawasan tersebut sebenarnya boleh dibuat untuk ditutup.  
Penunjuk utama semikonduktor pensuisan kuasa frekuensi rendah dipanggil angka merit Baliga, yang dinamakan sempena penerima Pingat Kehormatan IEEE B. Jayant Baliga. Pada asasnya, ia menunjukkan sejauh mana output peranti menghasilkan semula butiran isyarat input pada voltan tinggi. Ini adalah sifat yang sangat penting untuk transistor yang beroperasi sebagai suis pada frekuensi sehingga julat kilohertz. Peranti sedemikian terdapat dalam peralatan pencawang berbilang kilovolt, penjana foton bertenaga tinggi untuk pengimejan perubatan dan penyongsang kuasa untuk kenderaan elektrik dan pemacu motor perindustrian.  
Untuk semua aplikasi ini dan banyak lagi, Ga2O3 mempunyai kelebihan semula jadi. Pada frekuensi ini, faktor kualiti adalah berkadar terus dengan kuasa tiga medan elektrik kritikal. Ec yang tinggi sedemikian bermaksud angka merit yang baik.  
Di sebalik pengiraannya ialah hakikat bahawa suis ini menghabiskan sebahagian besar masanya sama ada hidup atau mati sepenuhnya, dan sangat sedikit masa bertukar antara kedua-duanya. Jadi kebanyakan kehilangan kuasa hanyalah arus dari perintang hingga peranti dihidupkan. Apabila Ec tinggi, peranti yang lebih nipis boleh digunakan, yang bermaksud kurang rintangan.  
Mesej hasil kerja Higashiwaki adalah mudah: Anda boleh menggunakan kekuatan medan elektrik tinggi yang berkuasa untuk mencapai pensuisan voltan tinggi yang kehilangan sedikit kuasa pada frekuensi rendah. Kumpulan penyelidikan lain tidak lama kemudian mendapat mesej tersebut. Menjelang tahun 2013, para penyelidik telah menunjukkan transistor kesan medan logam-oksida-semikonduktor (MOSFET) dengan voltan kerosakan 370V. Pada tahun 2016, Man Hoi Wong, yang ketika itu merupakan sebahagian daripada kumpulan Higashiwaki NICT, menggunakan struktur tambahan yang dipanggil penyaduran medan untuk menolak voltan melebihi 750V. Antara peranti ini, kemudahan relatif Ga2O3 untuk mencapai voltan operasi yang lebih tinggi sememangnya luar biasa. Penyelidikan ke dalam bahan telah berkembang jauh dalam masa beberapa tahun sahaja, manakala daun GaN mengambil masa beberapa dekad.  
Adakah Ga2O3 berguna dalam aplikasi bekalan kuasa pensuisan pantas? Ini adalah satu lagi perkara yang perlu diberi perhatian oleh semua orang. Perlu ditekankan bahawa Ec juga sangat penting di sini dan mungkin membawa kelebihan yang besar kepada Ga2O3.  
Pada frekuensi yang lebih tinggi (seperti 100 Hz hingga 1 MHz), masa yang diperlukan oleh peranti untuk hidup dan mati meningkat secara berkadaran. Kerugian semasa pensuisan adalah hasil darab rintangan peranti dan berapa banyak cas yang perlu terkumpul pada get transistor untuk bertukar. Dengan mengira, ini bermakna kerugian adalah berkadaran dengan kuasa dua kekuatan medan elektrik kritikal, bukan kuasa tiga pada frekuensi rendah.  
    Imej: Makmal Penyelidikan Tentera Udara  
Gambar di atas menunjukkan galium oksidaPotensi aplikasi RF,Sebahagian kecil (intrinsik) transistor RF galium oksida awal ini penting untuk operasinya. Mengurangkan rintangan parasit dalam peranti boleh meningkatkan kuasa dan frekuensi.  
Anda akan mendapati bahawa dalam aplikasi semudah pengecas telefon bimbit, pensuisan kuasa yang lebih pantas akan membawa lebih banyak manfaat. Bekalan kuasa pensuisan berfungsi dengan membetulkan voltan AC daripada palam dinding terlebih dahulu dan kemudian memotongnya menjadi isyarat frekuensi tinggi. Transformer mengurangkan voltan ke tahap yang diperlukan dan akhirnya isyarat diperbetulkan dan ditapis. Bahagian sistem yang paling besar ialah transformer dan komponen pasif lain, dan komponen yang lebih kecil hanya boleh digunakan apabila frekuensi ditingkatkan. Dan jika anda mahukan frekuensi yang lebih tinggi, semikonduktor dengan jurang jalur yang lebih luas dan medan elektrik kritikal yang lebih tinggi akan membolehkan anda mendapatkannya dengan lebih cekap di samping memudahkan pelesapan haba.  
Contohnya, pensuisan inverter silikon 1200V pada 20kHz boleh membekalkan kira-kira 3kW kuasa. Walau bagaimanapun, dengan pensuisan pada 150kHz, inverter silikon karbida yang memberikan kuasa yang sama boleh beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dalam pakej yang bersaiz satu pertiga. Sebagai perbandingan, inverter berasaskan Ga2O3 boleh beroperasi pada frekuensi yang hampir dengan megahertz dan boleh menjadi separuh kecil (walaupun ini memerlukan komponen magnet yang belum dicipta).  
Jadi, secara ringkasnya, sifat elektronik sebenar bahan seperti Ga2O3 datang daripada penggunaan sepenuhnya kekuatan medan elektrik kritikalnya. Tetapi apakah sebenarnya nilai itu? Sehingga tahun 2015, tiada kumpulan yang menjalankan pengukuran sebenar kekuatan medan yang boleh dicapai oleh bahan tersebut. Seperti peranti lain, keputusan awal masih jauh daripada had teori.  
Saya dan rakan sekerja menghadapi cabaran ini semasa bekerja di Makmal Penyelidikan Tentera Udara di Pangkalan Tentera Udara Wright-Patterson, Ohio. Masalah pertama yang kami hadapi ialah mana-mana peranti yang dibuat menggunakan bahan dengan kekuatan medan yang tinggi berpotensi melebihi had peralatan ujian sedia ada. Kerana pada prinsipnya, bahan 2 mikron mungkin menyekat lebih daripada 1.5kV! Jadi kami membina MOSFET mudah yang geometrinya telah dikecilkan untuk mengurangkan voltan. Jurang antara get dan longkang di mana medan elektrik tertinggi hanya 600 nanometer. Ini sebahagiannya untuk memudahkan pengukuran puncak Ec, tetapi juga kerana kami mahu dapat menguji peranti pada frekuensi RF, yang tidak dibenarkan oleh reka bentuk voltan tinggi yang lebih besar.  
Dalam demonstrasi awal ini, transistor mampu menahan 230V, yang merupakan had peralatan ujian RF. Medan elektrik purata yang dijana adalah sekurang-kurangnya 3.8 MV/cm, dan simulasi menunjukkan bahawa medan elektrik dalaman puncak adalah sekurang-kurangnya 5.3 MV/cm. (Kita tidak akan pernah memerhatikan 8MV/cm penuh dalam FET) Ini merupakan demonstrasi eksperimen pertama bahawa Ga2O3 mempunyai nilai EC teori yang lebih besar daripada GaN (sekitar 3.3MV/cm). Dengan kata lain, jurang pintu-ke-saliran bagi transistor kuasa GaN dengan voltan operasi terkadar 600V biasanya kira-kira 15 hingga 20 µm, dan panjang gelombang kita ialah 600nm.  
Selepas kesimpulan ini dibuat, transistor pensuisan kuasa berkembang pada kadar yang membimbangkan. Pada tahun 2017, kami mengeluarkan MOSFET dengan voltan kerosakan lebih besar daripada 600V. Pada awal tahun 2018, nilai kehilangan frekuensi tinggi yang dicapai menggunakan MOSFET dengan geometri yang berbeza memenuhi atau melebihi had teori silikon. Lebih-lebih lagi, kami kini mempunyai laluan yang jelas ke arah memadankan atau melebihi nilai GaN terkini dalam beberapa tahun akan datang.  
    Foto: Teknologi Kristal Novel  
Tidak seperti kebanyakan semikonduktor jurang jalur lebar, wafer galium oksida boleh dibuat menggunakan proses yang hampir sama seperti wafer silikon. Oleh itu, ini bermakna peranti bebas kecacatan mungkin menjadi agak murah.  
Apabila kami mengukur E suis kuasa pada tahun 2015, kami juga membuat spekulasi bahawa Ga2O3 mungkin menemui kejayaan yang sama dalam litar RF, sekali lagi dengan membenarkan medan elektrik yang lebih tinggi dalam peranti yang lebih kecil. Tetapi pada masa itu, beberapa maklumat penting tiada—tiada data yang diterbitkan tentang halaju elektron dalam bahan sebagai fungsi medan elektrik.  
Kelajuan elektron amat penting dalam transistor yang digunakan untuk menguatkan isyarat frekuensi radio. Dalam RF, output kuasa tinggi dan frekuensi tinggi adalah matlamatnya, dan angka merit Johnson (JFOM) meringkaskan matlamat ini. JFOM mengatakan bahawa hasil darab kuasa dan frekuensi transistor RF adalah berkadar terus dengan hasil darab halaju maksimum pembawa cas dalam bahan semikonduktor dan Ec. Perkara utama yang perlu kita ketahui di sini ialah dalam transistor RF anda hanya mendapat penguatan jika pembawa dapat mengalirkannya sepenuhnya dari sumber ke longkang sebelum kekutuban bentuk gelombang RF bertukar. (Frekuensi tertinggi di mana ini berlaku dipanggil frekuensi gandaan arus unit, atau f T.)
Sekali lagi, medan elektrik kritikal Ga2O3 yang tinggi memainkan peranan kerana anda boleh mengurangkan jarak kritikal itu tetapi masih menyediakan medan elektrik yang kuat untuk memecut elektron ke kelajuan maksimumnya.  
Di AFRL, kami berjaya menunjukkan MOSFET RF submikron galium oksida pertama pada tahun 2017. Peranti ini menunjukkan beberapa angka yang mengagumkan, walaupun ia tidak berada di kedudukan teratas dalam liga GaN. Frekuensi gandaan arus unit mereka ialah 3GHz, frekuensi ayunan maksimum mereka ialah 13GHz, dan ketumpatan kuasa output mereka ialah 230 mW/mm pada 800MHz. Sejak itu, ketumpatan output kuasa RF berdenyut AFRL telah melebihi 500mW/mm pada 1GHz, dengan frekuensi ayunan maksimum menghampiri 20GHz.  
Lebih menggalakkan lagi, sekitar masa yang sama, pengiraan teori oleh Krishnandu Ghosh dan Uttam Singisetti (Universiti Buffalo) menunjukkan bahawa JFOM galium oksida jauh lebih baik daripada galium nitrida.  
Sejak demonstrasi pertama keupayaan RF pada tahun 2017, teknologi RF Ga2O3 telah mencapai kemajuan yang luar biasa, pertama dengan Sriram Krishnamoorthy dan kemudian dengan pasukan Siddharth Rajan di The Ohio State University yang menunjukkan teknik doping baharu dan lebih baik. Teknologi ini dipinjam daripada silikon, jadi rintangan yang terhasil dalam kepingan bahan tempat pengaliran berlaku adalah sangat rendah, sekitar 300 ohm setiap persegi. (Ya, itu unit yang betul.) Ini setanding dengan apa yang anda akan temui dalam peranti galium nitrida. Tidak lama selepas mencapai keputusan ini, Rajan dan penyelidik di University of California, Santa Barbara, secara bebas menunjukkan Ga2O3 sebagai transistor mobiliti elektron tinggi (HEMT). D: agHEMT
Peranti jenis ini biasanya diperbuat daripada galium arsenida atau galium nitrida, dan frekuensi radio adalah penting untuk telefon bimbit dan penerima TV satelit. Peranti sedemikian mengalirkan melalui gas elektron dua dimensi yang terbentuk pada antara muka tajam antara dua semikonduktor dengan jurang jalur yang berbeza. Dalam kes ini, ia adalah aluminium galium oksida dan galium oksida, yang sama persis dengan teknologi HEMT aluminium galium arsenida/galium arsenida komersial dalam telefon pintar. Penemuan penting ini menyediakan laluan untuk pengembangan menegak dan mendatar peralatan RF.  
Walaupun kemajuan ini menggalakkan, Ga2O3 tidak mungkin mencabar galium arsenida (GaAs) atau GaN dalam setiap aplikasi RF. Sebagai suis yang pada asasnya baik, kami menjangkakan ia mempunyai kelebihan dalam penguat mod suis seperti Kelas D, E atau F. Antara peranti ini, peranti ini mempunyai rintangan pada yang sangat rendah dan boleh mencapai kecekapan yang sangat tinggi menggunakan arus rendah, ciri voltan kerosakan tinggi. Sebaliknya, aplikasi peranti yang memerlukan impedans yang lebih rendah dan arus tinggi akan memihak kepada GaN, terutamanya disebabkan oleh mobiliti pembawa cas dan ketumpatan pembawa cas yang lebih tinggi.  
         

SoGa2O3Apakah cabaran yang akan dihadapinya?

Perkara pertama yang perlu dinyatakan ialah kelemahan bahan ini ialah ia mengalirkan haba dengan teruk, malah sangat teruk. Malah, daripada semua semikonduktor yang dipertimbangkan untuk penguatan RF atau pensuisan kuasa, ini sebenarnya yang paling teruk. Kekonduksian terma galium oksida hanya satu perenam daripada berlian, satu persepuluh daripada SiC (substrat untuk RF GaN berprestasi tinggi), dan satu perlima daripada silikon. Menariknya, ia setanding dengan RF GaAs. Kekonduksian terma yang rendah bermakna haba yang dihasilkan dalam transistor berkemungkinan kekal di sana, berpotensi mengehadkan jangka hayat peranti dengan ketara.  
Sekarang, pertimbangkan ini: Untuk mendapatkan perbandingan sebenar kekonduksian terma bahan terhadap peranti, anda perlu menormalkannya kepada keupayaan bahan tersebut untuk mengendalikan kuasa. Dalam erti kata lain, anda perlu membahagikan E dengan C untuk membandingkan isu terma dengan tepat dalam peranti sebenar. Apabila anda berbuat demikian, anda mendapati bahawa setiap semikonduktor dengan jurang jalur yang lebih besar daripada silikon mempunyai isu pelesapan haba apabila mencapai potensi penuhnya, walaupun berlian. Walaupun fakta ini masih tidak banyak membantu Ga2O3, ia mendorong kita untuk cuba mencari cara yang lebih baik untuk menghilangkan haba.  
Sebagai contoh, penyelidik di Makmal NICT Tokyo telah meningkatkan rintangan haba peranti dengan ketara dengan mengikat SiC polikristalin jenis-p pada bahagian belakang wafer silikon Ga2O3 setipis kira-kira 10 mikron. Dan, dengan menyatakan bahawa untuk topologi peranti tertentu, hampir semua haba dihasilkan dalam 1µm bahagian atas bahan, penyelidik AFRL memperoleh keputusan yang menggalakkan yang mensimulasikan kesan sentuhan elektrod dan menggunakan pengisi dielektrik untuk mengalihkan haba ke sink haba. Inilah helah yang digunakan hari ini dalam transistor bipolar heterojunction galium arsenida komersial. Jadi, meskipun terdapat cabaran haba dalam Ga2O3, jurutera pintar sedang mengusahakannya.  
Satu lagi masalah yang lebih asas ialah kita hanya boleh membuat galium oksida mengalirkan elektron dan bukannya lubang. Tiada siapa yang boleh membuat konduktor jenis-p yang baik daripada Ga2O3. Dan, yang mengecewakan, sifat elektronik asas bahan tersebut tidak begitu menjanjikan. Khususnya, bentuk pengaliran lubang dalam bahagian jalur valens struktur jalur bahan adalah salah. Oleh itu, walaupun terdapat sejenis dopan yang menyebabkan reseptor berada pada tahap tenaga yang betul, sebarang lubang yang terhasil dijangka akan memerangkap diri mereka sebelum ia boleh menyumbang kepada pengaliran. Apabila teori dan data begitu konsisten, sukar untuk mengatakan terdapat jalan untuk mengatasi kekurangan ini.  
Walaupun kelemahan ini menimbulkan cabaran tambahan, ia bukanlah semuanya mudah. ​​Banyak peranti yang dipanggil hanya untuk pembawa majoriti telah berjaya secara komersial. Sebagai contoh, lihat sahaja seberapa banyak pengecas dinding USB-C yang anda boleh dapatkan.  
Fasa penyelidikan teknologi peranti Ga2O3 baru sahaja mula mencapai jisim kritikal, dan kami kini sedang merancang ruang aplikasi untuk pensuisan pantas, transistor kuasa berbilang kilovolt dan peranti RF. Demonstrasi baharu peralatan kelas kilovolt kini juga kerap muncul. Transistor RF dengan dimensi kritikal dalam puluhan nanometer akan tersedia. Semasa kami memajukan teknologi ini, kami fikir kami akan dapat mencapai topologi peranti yang belum pernah dilakukan sebelum ini dalam mana-mana bahan lain.  
 

Sudah tentu, kita akan memecahkan beberapa perkara (terutamanya dielektrik) dalam proses ini. Tetapi itulah definisi teknologi disruptif. Kita menukar apa yang kita tahu dengan potensi prestasi. Pada masa ini, untuk Ga2O3, potensi prestasi jauh mengatasi masalah.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Semiconductor Industry Observation", yang menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen