Forskare har visat den högpresterande potentialen hos en experimentell transistor gjord av en halvledare som kallas beta galliumoxid, som skulle kunna ge nya ultraeffektiva switchar för applikationer som elnätet, militära fartyg och flygplan.

Halvledaren är lovande för nästa generations "kraftelektronik, " eller enheter som behövs för att kontrollera flödet av elektrisk energi i kretsar. En sådan teknik skulle kunna bidra till att minska den globala energianvändningen och utsläppen av växthusgaser genom att ersätta mindre effektiva och skrymmande kraftelektronikomkopplare som nu används.

Transistorn, kallas en galliumoxid på isolatorfälteffekttransistor, eller GOOI, är särskilt lovande eftersom det har ett "ultrabrett bandgap, "en egenskap som behövs för switchar i högspänningstillämpningar.

Jämfört med andra halvledare som anses vara lovande för transistorerna, enheter gjorda av beta galliumoxid har en högre "nedbrytningsspänning, " eller spänningen vid vilken enheten inte fungerar, sa Peide Ye, Purdue Universitys Richard J. och Mary Jo Schwartz professor i elektro- och datateknik.

Resultaten beskrivs i ett forskningsdokument som publicerades denna månad i IEEE Elektronenhetsbokstäver . Doktorand Hong Zhou utförde mycket av forskningen.

Teamet utvecklade också en ny billig metod med hjälp av tejp för att dra bort lager av halvledaren från en enda kristall, representerar ett mycket billigare alternativ till en laboratorieteknik som kallas epitaxi. Marknadspriset för en bit beta-galliumoxid på 1 centimeter x 1,5 centimeter framställd med epitaxi är cirka 6 USD, 000. I jämförelse, "Scotch-tape"-metoden kostar slantar och den kan användas för att skära filmer av beta-galliumoxidmaterialet till bälten eller "nanomembran, " som sedan kan överföras till en konventionell silikonskiva och tillverkas till enheter, sa du.

Tekniken visade sig ge extremt jämna filmer, med en ytråhet på 0,3 nanometer, vilket är en annan faktor som bådar gott för dess användning i elektroniska enheter, sa du, som är knuten till NEPTUNE Center for Power and Energy Research, finansierat av U.S. Office of Naval Research och baserat på Purdue's Discovery Park. Relaterad forskning stöddes av centret.

Purdue-teamet uppnådde elektriska strömmar 10 till 100 gånger större än andra forskargrupper som arbetar med halvledaren, sa du.

En nackdel med materialet är att det har dåliga termiska egenskaper. För att hjälpa till att lösa problemet, framtida forskning kan omfatta arbete med att fästa materialet på ett substrat av diamant eller aluminiumnitrid.