Полупроводники из оксида галлия отличаются сопротивлением высокому напряжению, меньшим размером и расходом энергии, чем предыдущее поколение полупроводников. По прогнозам аналитиков из FLOSFIA, к 2025 году рынок оксида галлия сравняется с нитридом галлия, а к 2030 году достигнет по стоимости $1,542 млрд. Прорыв китайских ученых способен усилить индустрию производства полупроводников КНР, которую пытаются ослабить США.
На протяжении последних десятилетий полупроводники прошли большой путь от элементарных материалов вроде германия или кремния до соединений (арсенид галлия, фосфид индия) и материалов с широкой запрещенной зоной (карбид кремния, нитрид галлия). Оксид галлия считается четвертым поколением полупроводников со сверхширокой запрещенной зоной, пишет SCMP. Он способен выдерживать сильное электрическое поле, физически и химически стабилен и потребляет мало энергии.
Ширина запрещенной зоны — мера энергии, которая нужна для освобождения электронов внутри полупроводящего материала. Чем больше значение, тем выше сопротивление высокому напряжению. По сравнению с другими материалами, оксид галлия имеет ряд существенных преимуществ. Однако производить его трудно.
Прошлым летом Министерство торговли США запретило экспорт передовых полупроводников, включая оксид галлия, по причинам национальной безопасности. Устройства, в которых используются эти материалы, обладают высоким военным потенциалом, говорилось в заявлении. В ответ, начиная с прошлого месяца, Пекин ввел собственные меры по контролю экспорта галлия и германия. Теперь вывоз важных для страны металлов и связанной с ними продукции должен проходить утверждение регулирующих органов.
Команда ученых из Чжэцзянского университета занялась разработкой отечественных полупроводников новейших поколений. Они обратили внимание, что оксид галлия — единственный материал, образующий отдельные кристаллы, затвердевая из расплавленного состояния при нормальном давлении. Эта особенность позволяет сократить расходы на производство.
Кроме того, предложенный ими метод сократил потребность в дорогостоящем иридии на 80 %. Также процесс производства оказался относительно простым и коротким, подходящим для управления автоматикой.
Ученые получили патенты на свое изобретение и собираются заняться оптимизацией технологии путем управления температурными режимами. Таким образом они рассчитывают получать более крупные кристаллы оксида галлия.
На протяжении десяти лет, до 2018 года, китайские власти активно привлекали высококвалифицированных ученых, обучавшихся за рубежом, через финансируемую государством программу Thousand Talents Plan (TTP, «План тысячи талантов»). Однако в результате давления со стороны США Китай закрыл TTP, но спустя два года возродил ее под новым названием и форматом.
