炭素汚染はガリウムエレクトロニクスをブロックします

強力な新しい電子機器を設計することを想像してみてください。時には美しく機能し、時にはまったく動作しないことがわかります。それは、将来の電気自動車と電力網のために宣伝されている有望な半導体である酸化ベータに直面したジレンマ科学者です。超幅のバンドギャップと高電圧の可能性にもかかわらず、それで構築されたデバイスは予測不可能なパフォーマンスを示しました。なぜ？誰も明確な答えを持っていませんでした。


コーネルの研究者は、隠された妨害者：ナノメートルの薄い炭素汚染の層を特定しました。この顕微鏡的障壁は、重要な金属結節性伝導器界面を破壊し、電力を効率的に提供することを目的としたデバイスの電流の流れを窒息させます。


博士課程の研究者であるNaomi Peagzulewskiとチームは、原子レベルで掘りました。スキャン透過型電子顕微鏡と高度なイメージングを使用して、金属接触を酸化ベータに適用する2つの標準的な方法を比較しました。従来のリフトオフ方法と金属ファーストアプローチです。

彼らが見つけたのは目を見張るものでした。リフトオフサンプルは、フォトレジスト材料からの残り物である金属と半導体の間に閉じ込められた残留炭素を示しました。一方、金属ファーストプロセスでさえ免疫ではありませんでした。空気暴露も炭素を導入しました。

チームは診断に停止しませんでした。彼らは治療法を提供しました。1時間のUV-ozone治療により、リフトオフサンプルから炭素を除去し、わずか0.05オームミリメートルの超低接触抵抗を達成しました。シンプルな5分間のアクティブ酸素プロセスも金属ファーストインターフェイスをクリーニングしました。この共同作業は、AFRL-Cornell Access Centerの7つのCo-PIすべてを統合し、Semiconductor Research Corporationを介してBoise StateとMicronからの貢献をしました。

「これは、超幅のバンドギャップエレクトロニクスのステップチェンジです」とPeaczulewski氏は言います。「派手ではありませんが、ラボから現実世界のアプリケーションにガリウム酸化物装置を移動するための基礎です。」