Çinli araştırmacılar, gelişmiş elektroniklerde önemli bir rol oynayan üçüncü nesil yarı iletken malzeme olan galyum nitrürün (GaN) üretimindeki temel kusurları keşfetti. Pekin Üniversitesi’nden Profesör Huang Bing ve ekibi, GaN kristal büyümesi sırasında ortaya çıkan ve düşük performansa yol açan yer değiştirme kusurlarının kaynağını belirledi. Bu keşif, Çin’in teknoloji alanındaki rekabet gücünü artırabilir ve özellikle askeri uygulamalarda önemli etkiler yaratabilir.
Çin, üçüncü nesil yarı iletken atılımı yapmaya hazırlanıyor
GaN, silikonun yerini alabilecek potansiyele sahip, yüksek voltaj ve sıcaklık koşullarında çalışabilen bir malzeme olarak 5G, radar sistemleri, askeri haberleşme ve elektronik harp gibi alanlarda kullanılıyor. Ancak GaN’in üretimi, genellikle kristal yapısındaki kusurlar nedeniyle verimli olmuyordu. Silikon temelli yarı iletkenlerde kusurlar genellikle kayma hareketiyle (gliding) kontrol edilebiliyorken, GaN’deki kusurların büyük ölçüde tırmanma (climbing) adı verilen bir süreçten kaynaklandığı ortaya çıktı. Bu durum, GaN’ın altıgen atomik yapısının bir sonucu olarak, endüstride şimdiye kadar tam olarak anlaşılmamıştı.
Ekip, Taramalı-Geçirimli Elektron Mikroskobu (STEM) teknolojisini kullanarak bu kusurları atomik ölçekle inceledi. Ardından, “Fermi seviyesi ayarı” adı verilen bir yöntemle bu kusurların oluşumunu kontrol edebileceklerini keşfettiler. Elektron enerjisini değiştirerek GaN kristalindeki yapısal kusurları minimize etmeyi başardılar. Bu yaklaşım, geleneksel yöntemlere göre daha derin bir çözüm sundu, çünkü geleneksel yöntemler yalnızca yüzeysel çözümler getirmekle kalıyordu.
GaN’in önemi, sadece yüksek performanslı elektroniklerde değil, aynı zamanda stratejik öneme sahip olmasıyla da ortaya çıkıyor. Çin, küresel galyum üretiminin %98’ini kontrol ediyor ve yakın zamanda bu elementin ihracatını yasakladı. Bu durum, özellikle ABD’nin gelişmiş çip teknolojilerinde GaN’e bağımlılığını zorlaştırarak maliyetleri artırmakta. Çin’in bu alandaki üstünlüğü, küresel teknoloji rekabetinde önemli bir avantaj sağlayabilir.
