Gallium Oxide là một vật liệu bán dẫn thế hệ tiếp theo đầy hứa hẹn, nhưng việc ứng dụng thực tiễn của nó đã bị cản trở bởi một thách thức lớn: đạt được khả năng điều khiển p-type ổn định. Một đột phá gần đây từ Đại học Nagoya đã thay đổi cuộc chơi, thành công trong việc đạt được khả năng điều khiển then chốt này và mở đường cho việc sử dụng rộng rãi gallium oxide trong các thiết bị công suất.
Nhóm tại Đại học Nagoya đã phát triển một công nghệ plasma nhiệt độ thấp sáng tạo để vượt qua trở ngại này. Phương pháp của họ bao gồm quy trình nhiều bước. Trước tiên, họ sử dụng cấy ion để đưa nickel (Ni) vào vật liệu gallium oxide. Sau đó, vật liệu được xử lý nhiệt ở 300°C dưới chiếu xạ gốc oxy, giúp hình thành nickel oxide (NiO), chất pha tạp p-type then chốt.
Bước cuối cùng và cũng là quan trọng nhất là quy trình ủ nhiệt nhanh ở nhiệt độ cao 950°C trong môi trường oxy. Quá trình này đã tích hợp hiệu quả nickel oxide như một chất nhận trong mạng tinh thể gallium oxide, thành công tạo ra một vùng p-type ổn định. Phương pháp này khác biệt đáng kể so với các kỹ thuật truyền thống và mang lại những ưu điểm vượt trội.
Để xác thực kết quả, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một diode pn bằng công nghệ mới này. Kết quả rất ấn tượng: thiết bị nguyên mẫu cho dòng điện gấp đôi so với các thiết bị được tạo bằng phương pháp truyền thống. Quan trọng hơn, quy trình này cho thấy độ lặp lại và độ ổn định cao, đây là những yếu tố then chốt cho sản xuất hàng loạt và thương mại hóa.
Đột phá này được kỳ vọng sẽ trở thành nền tảng cho việc ứng dụng thực tiễn các thiết bị công suất gallium oxide. Công nghệ này có tính linh hoạt cao và có thể áp dụng cho nhiều cấu trúc thiết bị công suất khác nhau, đồng thời nâng cao năng suất. Khả năng tạo ra gallium oxide p-type một cách đáng tin cậy mở ra những khả năng mới cho điện tử công suất hiệu suất cao, vốn rất quan trọng đối với một tương lai bền vững.
