p Os cristais de nitreto de gálio são um material promissor para o desenvolvimento de dispositivos semicondutores de potência de próxima geração. A NIMS e a Tokyo Tech desenvolveram uma técnica para o cultivo de cristais de GaN de alta qualidade com consideravelmente menos defeitos do que aqueles cultivados com as técnicas existentes. Ao contrário das técnicas convencionais em que um cristal é cultivado diretamente em uma solução, esta técnica usa um substrato revestido com um filme de liga fina que evita que inclusões indesejáveis ​​da solução fiquem presas no cristal em crescimento. p Os semicondutores GaN são capazes de suportar correntes elétricas mais fortes e tensões mais altas do que os semicondutores de silício. Essas vantagens levaram a P&D intensivo em GaN para uso em dispositivos semicondutores de energia de próxima geração para uso em veículos e outros fins. Contudo, técnicas convencionais de crescimento de cristal único de GaN, em que uma matéria-prima gasosa é pulverizada sobre um substrato, têm uma desvantagem fundamental:eles causam a formação de muitos defeitos em escala atômica (incluindo deslocamentos) no cristal. Quando cristais de GaN com deslocamentos são integrados em dispositivos de energia, a corrente de fuga passa pelos dispositivos e causa danos aos mesmos. Abordar esta questão, esforços intensivos têm sido feitos para desenvolver duas técnicas alternativas de síntese de cristal:o método ammonotérmico e o método do fluxo de sódio. Em ambos os métodos, um cristal é cultivado em uma solução contendo matérias-primas para o crescimento do cristal. Embora o método de fluxo de Na tenha se mostrado eficaz em minimizar a formação de deslocamentos, um novo problema foi identificado:um cristal em crescimento incorpora inclusões (aglomerados dos constituintes da solução).

p Neste projeto, os pesquisadores cultivaram um cristal de GaN enquanto revestiam sucessivamente o substrato de semente de GaN com uma liga líquida composta de matérias-primas para o crescimento do cristal (ou seja, gálio e sódio), evitando assim que inclusões fiquem presas dentro do cristal em crescimento. Além disso, esta técnica foi considerada eficaz na redução significativa da formação de luxações, resultando na síntese de cristais de alta qualidade. Esta técnica permite a fabricação de um substrato de GaN de alta qualidade por meio de um processo muito simples em aproximadamente uma hora.

p A técnica que desenvolveram pode oferecer um novo método de produção de substratos de GaN de alta qualidade para uso em dispositivos semicondutores de potência de próxima geração. Os pesquisadores estão atualmente verificando sua eficácia através do cultivo de pequenos cristais. Em estudos futuros, eles planejam desenvolvê-lo em uma técnica prática que permitirá a síntese de cristais maiores.