Các nhà nghiên cứu chứng minh các thiết bị mới, tiết kiệm năng lượng hơn sử dụng gallium nitride

Các nhà nghiên cứu chứng minh các thiết bị mới, tiết kiệm năng lượng hơn sử dụng gallium nitride

    Các nhà nghiên cứu chứng minh các thiết bị mới, tiết kiệm năng lượng hơn sử dụng gallium nitride
    bởi Matt Shipman, Đại học Bang North Carolina

    Researchers demonstrate new, more energy-efficient devices using gallium nitride
    Tín chỉ: Cấp tốc Vật lý Ứng dụng (2022). DOI: 10.35848 / 1882-0786 / ac8f81
    Các nhà nghiên cứu kỹ thuật đã tạo ra các thiết bị điện tử công suất cao mới tiết kiệm năng lượng hơn các công nghệ trước đây. Các thiết bị này được tạo ra nhờ một kỹ thuật độc đáo để "pha tạp" gallium nitride (GaN) một cách có kiểm soát.

    Dolar Khachariya, tác giả đầu tiên của bài báo về công trình này và là cựu Tiến sĩ cho biết: “Nhiều công nghệ yêu cầu chuyển đổi nguồn điện — nơi nguồn điện được chuyển từ định dạng này sang định dạng khác. sinh viên tại Đại học Bang North Carolina. "Ví dụ: công nghệ có thể cần chuyển đổi điện xoay chiều sang điện một chiều hoặc chuyển đổi điện năng thành công - như động cơ điện. Và trong bất kỳ hệ thống chuyển đổi điện năng nào, hầu hết tổn thất điện năng xảy ra ở công tắc nguồn — là một thành phần hoạt động của điện mạch tạo nên hệ thống chuyển đổi công suất. "

    Khachariya, người hiện là nhà nghiên cứu tại Adroit Materials Inc., cho biết: “Việc phát triển các thiết bị điện tử hiệu quả hơn như công tắc nguồn giúp giảm lượng điện năng bị mất trong quá trình chuyển đổi. cơ sở hạ tầng, chẳng hạn như lưới điện thông minh. "

    Ramón Collazo, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Công việc của chúng tôi ở đây không chỉ có nghĩa là chúng tôi có thể giảm tổn thất năng lượng trong các thiết bị điện tử công suất mà còn có thể làm cho các hệ thống chuyển đổi điện năng nhỏ gọn hơn so với các thiết bị điện tử silicon và silicon cacbua thông thường,” Ramón Collazo, đồng tác giả của bài báo và một phó giáo sư về khoa học vật liệu và kỹ thuật tại NC State. "Điều này giúp có thể kết hợp các hệ thống này vào các công nghệ mà chúng hiện không phù hợp do hạn chế về trọng lượng hoặc kích thước, chẳng hạn như trong ô tô, tàu thủy, máy bay hoặc các công nghệ được phân phối trong một lưới điện thông minh."

    Trong một bài báo được xuất bản trên tạp chí Applied Physics Letters vào năm 2021, các nhà nghiên cứu đã phác thảo một kỹ thuật sử dụng phương pháp cấy và kích hoạt ion vào các khu vực được nhắm mục tiêu trong vật liệu GaN. Nói cách khác, họ thiết kế tạp chất vào các vùng cụ thể trên vật liệu GaN để sửa đổi một cách chọn lọc các đặc tính điện của GaN chỉ trong các vùng đó.

    Trong bài báo mới của họ, các nhà nghiên cứu đã chứng minh kỹ thuật này có thể được sử dụng như thế nào để tạo ra các thiết bị thực tế. Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vật liệu GaN pha tạp có chọn lọc để tạo ra các điốt Junction Barrier Schottky (JBS).

    Collazo nói: “Các bộ chỉnh lưu điện, chẳng hạn như điốt JBS, được sử dụng làm công tắc trong mọi hệ thống điện. "Nhưng trong lịch sử, chúng được làm từ chất bán dẫn silicon hoặc silicon cacbua, bởi vì các đặc tính điện của GaN không pha tạp chất không tương thích với kiến ​​trúc của điốt JBS. Nó không hoạt động."

    "Chúng tôi đã chứng minh rằng bạn có thể pha tạp GaN một cách có chọn lọc để tạo ra các điốt JBS chức năng và các điốt này không chỉ có chức năng mà còn cho phép chuyển đổi năng lượng hiệu quả hơn so với các điốt JBS sử dụng chất bán dẫn thông thường. Ví dụ, về mặt kỹ thuật, GaN JBS của chúng tôi điốt, được chế tạo trên chất nền GaN bản địa, có điện áp đánh thủng cao kỷ lục (915 V) và điện trở thấp kỷ lục. "

    Collazo nói: “Chúng tôi hiện đang làm việc với các đối tác trong ngành để mở rộng quy mô sản xuất GaN pha tạp có chọn lọc và đang tìm kiếm các đối tác bổ sung để giải quyết các vấn đề liên quan đến sản xuất và áp dụng rộng rãi hơn các thiết bị điện sử dụng vật liệu này.

    Bài báo, "Điốt Schottky Rào cản điểm nối GaN thẳng đứng với hiệu suất gần lý tưởng bằng cách sử dụng phương pháp cấy Mg được kích hoạt bằng phương pháp ủ siêu cao áp", được xuất bản trên tạp chí Applied Physics Express.

    Zalo
    Hotline