康奈爾大學的工程師和材料科學家在他們的實驗室設備套件中增加了一種最先進的工具，以幫助研究氧化鎵，這種材料通常被視為碳化硅和氮化鎵的繼承者，是許多電力電子應用的首選半導體。

材料科學與工程助理研究教授哈里·奈爾(Hari Nair)的Duffield Hall實驗室于6月30日開始運行Agnitron Agilis 100金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)系統。它已經被專門校準，以創建氧化鎵薄膜，一種因其處理高電壓、功率密度和頻率的能力而備受珍視的半導體材料。這些特性使其成為電動汽車、可再生能源和5G通信等應用的理想材料。

Nair說:“氧化鎵的另一個關鍵優勢是能夠從熔融形態生長出這種材料的單晶，這將是擴大基底尺寸的關鍵。”這種放大能力對于工業上采用新半導體材料制造的電子設備非常重要。”

鎵氧化物MOCVD系統通過在加熱的單晶半導體襯底上噴涂金屬-有機鎵前驅體來工作。加熱會導致前驅體分解，釋放出鎵原子，然后鎵原子與硅片表面的氧原子結合，形成高質量的氧化鎵晶體層。

MOCVD是生產化合物半導體外延薄膜的行業標準，如iii族砷化物、iii族磷化物和iii族氮化物，它們在光學和移動通信以及固態照明等應用中發揮著重要作用。近五年來，MOCVD法生長的氧化鎵質量穩步提高。

Nair說:“有了這個系統，我們可以在直徑達2英寸的基底上，在廣泛可調的氧化化學勢下生長薄膜。”“它還具有非常高的基板溫度能力，我們可以將基板加熱到1500攝氏度。襯底溫度越高，薄膜質量越好，這是提高電子器件性能的關鍵。”

Nair計劃與AFRL-Cornell中心的外延解決方案和校園其他地方的研究人員合作，優化氧化鎵的MOCVD，這將使材料更具有經濟吸引力，以尋求高精度，大批量生產的制造商。

Nair說:“有必要使電力電子產品更緊湊、更高效。”“其中一個夢想是把一個小房子大小的變電站縮小到手提箱大小。這種創新將是創建智能電網的關鍵，而基于氧化鎵半導體的電力電子產品是實現這一目標的一個跳板。”

“氧化鎵提供的寬禁帶非常好，但如果不能在大面積基片上生長，那么從實用的角度來看，它將是一個難題，”Nair說。“氧化鎵有很大的發展前景，但我們還沒到那一步。”

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