Obecnie najpowszechniej w półprzewodnikach wykorzystuje się krzem, jednak przemysł bezustannie ewoluuje i w ostatnich czasach zaczyna wykorzystywać do produkcji takie związki jak fosforek indu czy arsenek galu. Niedawno jednak pojawiły się pierwsze półprzewodniki oparte na tlenku galu, który teoretycznie mógłby być dobrą alternatywą dla krzemu. Sam gal ma sporo zalet, ale jego obróbka jak dotąd jest stosunkowo trudna. Jakby tego było mało, Chiny muszą się mierzyć z zakazem eksportu galu nałożonym w ubiegłym roku przez amerykański Departament Handlu.
Teraz jednak coś się zmieniło. Chińscy naukowcy — jak donosi dziennik South China Morning Post — opracowali nową, wydajną metodę na łatwą i tanią produkcję tlenku galu.
Tlenek galu co do zasady jest półprzewodnikiem czwartej generacji, który jednocześnie jest w stanie wytrzymać silne pole elektryczne i zużywa niewiele energii elektrycznej. Jakby tego było mało, związek ten charakteryzuje się ultraszeroką przerwą energetyczną. Oznacza to, że ilość energii potrzebnej do uwolnienia elektronów wewnątrz takiego półprzewodnika jest całkiem wysoka. To z kolei sprawia, że idealnie nadaje się od zastosowań wysokonapięciowych.
Czytaj także: Chińczycy wyprzedzają konkurencję o kolejny krok. Chodzi o półprzewodniki
Wadą tlenku galu jest znacznie większa trudność jego produkcji w porównaniu do innych związków o ultraszerokiej przerwie energetycznej. Zarazem jest to jedyny materiał, który może tworzyć monokryształy w warunkach ciśnienia atmosferycznego na etapie zestalania się ze stopu. To jest właśnie jego największa zaleta, bowiem fakt ten może znacząco obniżyć koszty jego produkcji.
Nie ma jednak róży bez kolców. Proces tworzenia monokryształów tlenku galu wymaga specjalnych tygli, które zbudowane są z irydu. Iryd z kolei jest trzykrotnie droższy od złota, co — jak można się domyślić — automatycznie zwiększa koszty produkcji.
W 2022 roku naukowcy z Uniwersytetu Zhejiang wykonali pierwsze dwucalowe płytki z tlenku galu. W tym roku udało się już wykonać czterocalowe płytki. Opracowana przez nich technologia wymaga użycia zaledwie 20 proc. irydu w porównaniu do poprzednich metod produkcji. To sprawia, że produkcja tlenku galu ponownie staje się opłacalna. Co więcej, nowa metoda pozwala na szybszą i wydajniejszą produkcję tlenku galu w dużych ilościach.
Czytaj także: Półprzewodniki znów zaskakują! W łatwy sposób można zwiększyć ich sztywność
Nowe metody zostały opatentowane przez spółkę założoną przez wynalazców. Teraz członkowie testują manipulowanie temperaturą do zwiększenia rozmiarów produkowanych kryształów. To może doprowadzić do gwałtownego rozwoju technologii, bowiem niskie zużycie energii przez półprzewodniki zbudowane z tlenku galu sprawia, że są one idealne do zastosowań w przemyśle telekomunikacyjnym, lotniczym, czy w produkcji pojazdów i pociągów elektrycznych.
Wszystko wskazuje na to, że Chiny w obliczu zakazu ze strony Stanów Zjednoczonych poradziły sobie same i na koniec same nałożyły zakaz eksportu galu i germanu do Stanów Zjednoczonych.
Nie jest to pierwsza sytuacja tego typu. Ze względu na amerykańską ustawę Wolfa, Chiny nie miały przez lata dostępu do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W efekcie w ciągu ostatnich dwóch lat same zbudowały własną stację kosmiczną. W mniejszej skali, nałożone przez Stany Zjednoczone ograniczenia na dostęp do technologii dla firmy Huawei doprowadził do tego, że Chiny same musiały zająć się rozwojem technologii, czego efektem jest zaprezentowany kilka dni temu smartfon Huawei Mate 60 Pro+, który wyposażony jest w autorski modem 5G. Można zatem powiedzieć, że ograniczanie Chinom dostępu do czegoś, tylko napędza ich determinację do rozwoju własnych technologii. Może zatem Stany Zjednoczone powinny przyhamować z zakazami, aby ostudzić kreatywność chińskich naukowców.
