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康奈尔大学的工程师和材料科学家在他们的实验室设备套件中增加了一种最先进的工具，以帮助研究氧化镓，这种材料通常被视为碳化硅和氮化镓的继承者，是许多电力电子应用的首选半导体。
材料科学与工程助理研究教授哈里·奈尔(Hari Nair)的Duffield Hall实验室于6月30日开始运行Agnitron Agilis 100金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统。它已经被专门校准，以创建氧化镓薄膜，一种因其处理高电压、功率密度和频率的能力而备受珍视的半导体材料。这些特性使其成为电动汽车、可再生能源和5G通信等应用的理想材料。
Nair说:“氧化镓的另一个关键优势是能够从熔融形态生长出这种材料的单晶，这将是扩大基底尺寸的关键。”这种放大能力对于工业上采用新半导体材料制造的电子设备非常重要。”
镓氧化物MOCVD系统通过在加热的单晶半导体衬底上喷涂金属-有机镓前驱体来工作。加热会导致前驱体分解，释放出镓原子，然后镓原子与硅片表面的氧原子结合，形成高质量的氧化镓晶体层。
MOCVD是生产化合物半导体外延薄膜的行业标准，如iii族砷化物、iii族磷化物和iii族氮化物，它们在光学和移动通信以及固态照明等应用中发挥着重要作用。近五年来，MOCVD法生长的氧化镓质量稳步提高。
Nair说:“有了这个系统，我们可以在直径达2英寸的基底上，在广泛可调的氧化化学势下生长薄膜。”“它还具有非常高的基板温度能力，我们可以将基板加热到1500摄氏度。衬底温度越高，薄膜质量越好，这是提高电子器件性能的关键。”
Nair计划与AFRL-Cornell中心的外延解决方案和校园其他地方的研究人员合作，优化氧化镓的MOCVD，这将使材料更具有经济吸引力，以寻求高精度，大批量生产的制造商。
Nair说:“有必要使电力电子产品更紧凑、更高效。”“其中一个梦想是把一个小房子大小的变电站缩小到手提箱大小。这种创新将是创建智能电网的关键，而基于氧化镓半导体的电力电子产品是实现这一目标的一个跳板。”
“氧化镓提供的宽禁带非常好，但如果不能在大面积基片上生长，那么从实用的角度来看，它将是一个难题，”Nair说。“氧化镓有很大的发展前景，但我们还没到那一步。”
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