Как защитить кристалл от ионного града: семь нанометров брони ✛

Оригинал: "4 MV/cm (010) $$β$$-Ga$$_2$$O$$_3$$ Heterojunction Diodes Realized by Low-Damage e-Beam NiO$$_x$$ Interlayers"
arXiv:2609.04655v1 · 2026-09-04 · CC BY 4.0 · 1 мин
Тонкая плёнка оксида никеля защищает поверхность кристалла от повреждений, и диод выдерживает рекордное напряжение.

Кристалл оксида галлия, из которого делают силовые диоды, очень чувствителен к повреждениям. Когда на него напыляют слой оксида никеля, нужный для работы прибора, тяжёлые ионы бомбардируют поверхность, как град по свежей краске. После такого шторма кристалл теряет свои свойства, и диод начинает плохо проводить ток.

Учёные придумали защиту: перед напылением они нанесли на поверхность тончайший слой оксида никеля другим методом, который не разрушает кристалл. Этот слой толщиной всего 7 нанометров работает как броня. Потом по нему уже напыляли остальное покрытие, и поверхность осталась целой.

7 нанометров – это в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Но такой тонкой плёнки хватает, чтобы принять на себя весь удар ионного шторма.

В результате диод выдержал напряжение 1,64 киловольта, что соответствует электрическому полю 4,02 мегавольта на сантиметр. Это рекорд для таких приборов. А сопротивление в открытом состоянии выросло совсем немного, то есть диод по-прежнему хорошо проводит ток. Теперь такие диоды можно делать дешевле и использовать в электромобилях и центрах обработки данных.

Критическое поле β-Ga2O3 примерно в два раза выше, чем у карбида кремния, что позволяет делать приборы в четыре раза тоньше при том же напряжении. А использованный здесь слой NiOx толщиной 7 нм в тысячи раз тоньше человеческого волоса.