p Um método simples que usa cloreto de hidrogênio pode controlar melhor a estrutura cristalina de um semicondutor comum e se mostra promissor para novas aplicações eletrônicas de alta potência. p Os componentes eletrônicos usados ​​em computadores e dispositivos móveis operam com energia relativamente mais baixa. Mas os aplicativos de alta potência, como o controle de redes de energia elétrica, requerem materiais alternativos que podem lidar com tensões muito mais altas. Por exemplo, um material isolante começa a conduzir eletricidade quando o campo é alto o suficiente, um efeito conhecido como colapso elétrico. Por esta razão, a eletrônica de potência costuma usar semicondutores à base de nitreto, como nitreto de gálio, que têm um campo de decomposição muito alto e podem ser expandidos epitaxialmente para criar semicondutores de várias camadas.

p Contudo, as crescentes demandas de energia e o desejo de tornar a distribuição de eletricidade mais eficiente exigem materiais ainda mais eletricamente robustos. Óxido de gálio (Ga ₂ O ₃ ) tem um campo de decomposição teórico mais do que o dobro do das ligas de nitreto de gálio e, portanto, surgiu como um candidato interessante para essa função. O desafio mais recente, no entanto, é uma maneira simples de depositar óxido de gálio de alta qualidade nos substratos comumente usados ​​para eletrônica de potência, como safira.

p Haiding Sun, Xiaohang Li, e colegas de trabalho da KAUST trabalharam com parceiros da indústria Structured Materials Industries, Inc. nos EUA para demonstrar um método relativamente simples para controlar a estrutura cristalina de óxidos de gálio em um substrato de safira usando uma tecnologia conhecida como deposição de vapor químico metalorgânico (MOCVD). "Fomos capazes de controlar o crescimento alterando apenas um parâmetro:a taxa de fluxo de cloreto de hidrogênio na câmara, "explica Sun." Esta é a primeira vez que o cloreto de hidrogênio foi usado durante o crescimento de óxido em um reator MOCVD. "

p Os átomos do óxido de gálio podem ser arranjados em várias formas diferentes, conhecidas como polimorfos. β-Ga ₂ O ₃ é o polimorfo mais estável, mas é difícil de crescer em substratos de outros materiais. ε ‑ Ga ₂ O ₃ foi cultivado em safira, mas sua taxa de crescimento tem sido difícil de controlar.

p Liderado por Li, Sun e a equipe mostram que podem alcançar o controle preciso da taxa de crescimento adicionando gás cloreto de hidrogênio ao trietilgálio e ao oxigênio em sua câmara MOCVD. Quando eles adicionaram o cloreto de hidrogênio a uma taxa de fluxo baixa, β-Ga ₂ O ₃ formado no substrato de safira. Mas à medida que aumentaram a taxa de fluxo, eles foram capazes de criar ε ‑ Ga ₂ O ₃ e até α-Ga ₂ O ₃ .

p "Agora estamos usando modelos cinéticos para desvendar todo o mecanismo do processo de cristalização quando o cloreto de hidrogênio é usado, "diz Sun, "enquanto também trabalhava na fabricação de transistores usando as três fases dos filmes de óxido de gálio."

p A KAUST iniciou uma estreita colaboração com a Semiconductor Manufacturing International Corporation, uma fundição de circuito integrado que fornece serviços de tecnologia de semicondutores, para cumprir sua missão de buscar semicondutores de óxido de gálio para aplicações práticas de eletrônica de potência.