Indium Nitride-Based Electronics for Millimeterwave and Terahertz Communication and Sensing Applications

Den frekvens som elektriska komponenter kan arbeta vid är avgörande för prestandan i många elektroniska utrustningar. Den avgörande materialegenskapen som sätter denna frekvens är elektronernas hastighet i transistor. Kisel (Si) är det vanligaste halvledande materialet som används i nästan all elektronik idag. Elektronhastigheten är inte speciellt hög i kisel (Si), men med mycket forskning och utveckling har man lyckats göra de elektroniska komponenterna så små att den tid som elektronerna rör sig i transistorn har blivit mycket kort. Det finns andra material som har högre elektronhastigheter. T.ex. gallium arsenik (GaAs) har ungefär dubbelt så hög elektronhastighet. Det gör att GaAs har använts mycket i analog elektronik (t.ex. mobiltelefoner). Under det senaste decenniet har det skett en snabb utveckling av s.k. halvledare med stora bandgap (wide bandgap semiconductors, WBGS). Gallium nitrid och dess legeringar med indium och aluminium är halvledarmaterialet som har attraherat störst intresse. Dessa halvledare har stor potential när man behöver mycket uteffekt vid höga frekvenser (t.ex. radiobasstationer för mobiltelefoni och radarsystem). I teoretiska beräkningar har indium nitrid (InN) visat sig ha elektronhastighet som är lika hög som i graphene, indium arsenik, och indium antimonid (ca 5 gånger högre än Si). Fördelen med InN är dess högre bandgap, vilket gör det mer användbart i transistorer. Problemet med InN är att det är svårt att tillverka materialet med hög kvalitet. I detta projekt planerar vi att utveckla metoder för att växa InN epitaxiellt (atom-lager för atom-lager). För att öka chansen att lyckas med detta kommer två metoder att provas: molekylstråle-epitaxi (MBE) och metall-organisk ångdeponering (MOCVD). materialen kommer sedan att utvärderas genom att mäta elektrontransportegenskaperna och tillverka transistorer. Om vi lyckas med detta kan denna nya elektronik användas i trådlösa kommunikationssytem, avbildande system, och olika typer av sensorer för användning inom säkerhet och medicin.

Participants

Niklas Rorsman (contact)

Forskare vid Chalmers, Microtechnology and Nanoscience (MC2), Microwave Electronics

Tommy Ive

Forskare vid Chalmers, Microtechnology and Nanoscience (MC2), Photonics

Funding

Swedish Research Council (VR)

Funding Chalmers participation during 2014–2017

Related Areas of Advance and Infrastructure

Sustainable development

Driving Forces

More information

Created

2015-03-13