新方法|芬兰阿尔托大学研究人员通过在氮化镓中掺杂铍，实现了功率电子设备效率的提升，取得突破性进展

日前，芬兰阿尔托大学的研究人员发现在氮化镓中掺杂铍可以提高功率电子设备的效率，取得了突破性进展。

早在20世纪90年代后期，科学家们就已经进行了铍掺杂氮化镓的实验，旨在证明铍作为掺杂剂比用在LED灯中的普通镁更有效。然而，这项工作证明是不成功的，自此，科学家们几乎放弃了对铍的研究。

近来，研究人员发现了一种微观机制，可以使基于氮化镓的半导体能够应用于各种功率电子设备中。他们补充说，要想在比日常家庭娱乐所消耗能源更高的设备中使用，需要氮化镓在原子层面上以新的方式进行操纵。

阿尔托大学的Filip Tuomisto教授指出：“功率电子行业对半导体氮化镓的需求不断增长。为了制造能够处理电动汽车所需功率的电子设备，我们需要基于大面积半绝缘半导体的结构，这种结构具有最小化功率损耗的特性，并且可以有效地散热。为此，用铍掺杂氮化镓显示了很大的希望。

由于计算机建模和实验技术的进步，研究人员已经证明铍可以在氮化镓中发挥有用的功能。铍原子在GaN中表现出两性行为，取决于材料是加热还是冷却，包括在晶格中的替换位置和间隙位置之间的切换，改变其供给或接受电子的性质。

Tuomisto说：“我们的研究结果为实验科学家提供了有关铍在制造过程中如何改变其行为的基础知识。在此期间，由于受到高温的影响，掺杂化合物的功能与最终结果完全不同。”

如果铍掺杂的氮化镓结构及其电子性能可以得到充分的控制，那么功率电子可以进入一个新的能源效率领域。

Tuomisto说：“能源效率变化的幅度与我们从传统白炽灯泡到LED灯转换幅度相似。”他总结说：“通过减少配电系统中的能量损失，可以将全球能源消耗降低10％。”