碳汙染成關鍵阻礙 康乃爾大學破解氧化鎵電子元件瓶頸

康乃爾大學研究團隊最近揭露了一個阻礙高功率電子元件發展的隱形殺手：在製造過程中殘留的奈米級碳汙染層。這項突破性發現不僅找出問題根源，更提出有效解決方案，為氧化鎵電子元件的商業化應用帶來曙光。

發表在《APL Materials》期刊的最新研究首度直接觀測到，當金屬與半導體介面形成時，這個僅有幾奈米厚的汙染層如何影響電流傳導。研究團隊指出，這種介面阻抗正是導致元件效能不穩定的關鍵因素。

特別是在超寬能隙半導體β相氧化鎵材料中，這個問題更為明顯。氧化鎵被視為下一代電動車與電網基礎設施的理想材料，能更有效率地處理高壓電力。

這在氧化鎵研究領域困擾我們很久了，材料科學與工程博士候選人、研究共同第一作者娜歐蜜·皮耶祖列夫斯基表示。有時導電性很好，有時卻完全不通，過去一直找不到確切原因。

研究團隊特別比較了兩種常見的接觸製程：傳統剝離製程與金屬優先製程。透過掃描穿透式電子顯微鏡等先進技術，他們發現剝離製程樣本中，金屬與半導體之間殘留著來自光阻材料的碳汙染層。

研究團隊開發出兩種有效解決方案：針對剝離製程，使用一小時的UV-臭氧處理能有效去除碳層，將接觸電阻降至0.05歐姆-毫米；對金屬優先製程，則採用五分鐘活性氧處理，顯著改善電流傳導。

這項研究為製造可靠、穩定的超寬能隙元件開闢了新途徑，皮耶祖列夫斯基說。雖然是漸進式的進步，但對推動商業化應用具有重要意義。

該研究匯集了康乃爾大學AFRL-ACCESS研究中心七位主要研究員的專業，並獲得博伊西州立大學與美光科技的技術支援，展現產學合作的強大能量。

[end]