（原标题：寻找GaN的替代品）

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起头：内容编译自普渡大学，谢谢。

氮化镓是一种半导体，用于制造各式破钞电力电子产物，如手机和电脑，以及医疗建造、汽车、风力涡轮机、太阳能发电场、 LED 灯泡等。

说明好意思国地质走访局的数据，中国坐褥的半导体镓占公共供应量的近 98% 。为了叮嘱中国甩掉该化合物出口的举措，好意思国动力部 (DOE) 向好意思国科学家发出提案，条目他们假想一种替代氮化镓基半导体的经管有蓄意，并向四个团队奖励 100 万好意思元，用于为期一年的权谋冲刺。

宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学凸起锻练帕特里克·莱纳汉 (Patrick Lenahan )将权谋用氮化硼替代氮化镓基器件的可能性。俄亥俄州立大学、爱荷华大学和QuantCAD（一家在爱荷华州爱荷华市和芝加哥设有行状处的量子工夫初创公司）的贯串首席权谋员将与莱纳汉一皆参与走访。

“咱们以为，在一些工夫上至关紧要的氮化镓基应用中，硼是镓的潜在替代品，但咱们不知谈具体闭幕如何，”莱纳汉说。“咱们的团队由表面家和实际家组成，将力图详情氮化硼在实质感酷好酷好的系统中的物理职责旨趣，以及用它代替氮化镓可能存在哪些污点。”

Lenahan 示意，氮化镓由 50% 的镓和 50% 的氮组成，具有宽带隙半导体的上风，这意味着它比硅等低带隙半导体能承受更高的电场，并能承受更高的电压和温度。氮化硼具有与氮化镓异常的物理特质，但对其了解甚少，在某些要道应用中可能具有相似的性能。

“硼的入口甩掉与镓不同，因此它不错成为多种应用的长期替代品，”莱纳汉说。

Lenahan 和他实际室的学生（其中大部分正在攻读工程科学硕士或博士学位）将使用工夫（举例电检测磁共振、近零场磁阻和成例电子顺磁共振伙同各式电气测量）来评估用氮化硼制造的半导体器件。这三种工夫通过测试电子的自旋特质，提供干系电子与氮化硼颓势互相作用边幅的信息。Lenahan 示意，这种剖析将是评估氮化硼四肢半导体的有用性的要道。

“这个格局很猛进程上是团队配合的闭幕，触及建造制造、各式测量和表面分析，”Lenahan 说。

俄亥俄州立大学物理学锻练兼量子信息科学与工程中心联席主任 Ezekiel Johnston-Halperin?将制造由二维或一个原子厚的氮化硼层组成的建造，并通过称为电子隧穿的历程探索电子传输。

“在电子隧穿中，电子不错‘隧穿’极薄的绝缘障蔽，而障蔽越厚，这一历程就越弱，”约翰斯顿-哈尔佩林说。“我的实际室也曾测验了一种构建极薄结构的工艺，期骗电子隧穿的量子特质来机灵地探伤氮化硼华夏子杂质的性质。通过继承刚好超出这一隧穿历程鸿沟的氮化硼厚度，通过该建造的电流对晶体颓势的存在变得极为明锐。”

Lenahan 和 Johnston-Halperin 将与 QuantCAD 的 Sina Soleimanikahnoj 和爱荷华大学的权谋员 Durga Paudyal 共同力图，得回氮化硼中杂质的特有“指纹”，以优化该化合死一火学结构的假想。

“四肢电力电子限度氮化镓的潜在替代材料，氮化硼具有好多优点，举例其较大的电子带隙和无可抉剔的热导率，”Soleimanikahnoj 说谈。“为了详情这种后劲是否不错付诸实施，QuantCAD 将对氮化硼基电力电子建造进行详备的微不雅建模，以将其与氮化镓建造进行相比。然后，咱们将微不雅建模整合到宏不雅电气建造模拟中，以假想最好的建造结构。”

在这一年的权谋冲刺中，时间相配要紧，配合者将皆心合力，详情氮化硼是否存在切实可行的前进谈路，并好像详情科学家和工夫东谈主员如何最有用地沿着这条谈路前进。

https://www.psu.edu/news/engineering/story/search-replace-critical-semiconductor

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