Najwięcej przyrządów elektronicznych powstaje w oparciu o półprzewodnik krzem. Pisałem o nim wcześniej. Do niedawna drugim co do ważności był arsenek galu z fosforkiem indu, o czym też pisałem. Teraz kolej na mój ulubiony azotek galu, który ostatnio prześcignął arsenki i fosforki, stając się drugim co do wartości produkowanych na nim urządzeń, półprzewodnikiem na świecie.
To, że azotek galu jest ważny wiedziano od dziesięcioleci. Jedną z najważniejszych cech półprzewodnika jest tzw., przerwa energetyczna. Mówi ona grubsza o tym, jaka energia jest potrzebna, aby elektron oderwać od atomów w krysztale i przenieść go do stanu, gdzie może się on "swobodnie" przemieszczać. Jak elektron z takiego wzbudzonego stanu "spadnie" z powrotem na atom, to emituje kwant światła o energii zbliżonej właśnie do tej przerwy energetycznej.
W związkach (AlGaIn)(AsP) te kwanty światła mają kolor podczerwony i czerwony. Natomiast w przypadku azotków (AlGaIn)N pokrywamy bardzo szerokie spektrum, od ultrafioletu, poprzez niebieski, zielony, czerwony, aż do podczerwonego. Teoretycznie więc azotki są idealnymi kandydatami na emitery i detektory światła. Dlatego już w latach sześćdziesiątych bardzo wiele grup badawczych próbowało azotek galu wyprodukować w postaci monokrystalicznej (taka jest potrzebna do większości zastosowań).
Wielki fizyk Wolfgang Pauli w roku 1931 powiedział: “One shouldn’t work with semiconductors,. that is a filthy mess; who knows whether they really exist”.
Myślę, że mówiąc to nie miał proroczego natchnienia na temat krzemu, czy GaAs, tylko właśnie GaN-u.
GaN jest wyjątkowo trudno wykrystalizować, jako że ma temperaturę topnienia około 2500 stopni, a w ciśnieniu atmosferycznym rozkłada się już w około 1000-u. Żeby utrzymać stabilnie GaN w temperaturze bliskiej topnienia trzeba użyć kilkudziesięciu tysięcy atmosfer, co jest technicznie możliwe tylko w mikroskopijnych objętościach.
Dlatego ludzie próbowali wyhodować GaN na najrozmaitszych obcych podłożach, ale jakość krystalograficzna takich warstw była bardzo kiepska. Wszyscy, Amerykanie, Niemcy, Anglicy, Polacy, po wielu latach badań, podnieśli ręce do góry- poddajemy się. Azotku galu nie da się dobrego zrobić.
Japończykom zaś było o tyle trudno taki gest wykonać, że najpierw musieliby sobie miecz w brzuch wbić. Dlatego na przełomie lat 70-tych i 80-tych tylko Japonia dalej zajmowała się azotkiem galu na czele z profesorem Akasaki z Meijo University. To dzięki Jego uporowi mamy teraz białe LED-y i Bluray'a.
Ale o tym w następnych notkach...
przeprowadzam wirtualna sanacje polskiej nauki
Every day I get up and look through the Forbes list of the richest people in America. If I'm not there, I go to work. (Robert Orben)
When you reach for the stars you may not quite get one, but you won't come up with a handful of mud either (Leo Burnett).
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Kultura
