Gelişmiş güç çipleri ve radyo frekansı amplifikatörleri, galyum nitrür (GaN) gibi geniş bant aralıklı (WBG) yarı iletken malzemelere dayanır. Çin, galyum arzında aslan payını kontrol ediyor ve galyum üzerindeki son ihracat kısıtlaması, potansiyel olarak Amerikan ulusal güvenliği için ek riskler anlamına geliyor. Bu zorluğa yanıt vermek için ABD Savunma Bakanlığı kurumu DARPA (Savunma İleri Araştırma Ajansı) Raytheon’a görev verildi sentetik elmas ve alüminyum nitrür yarı iletkenleri geliştirmek.
Çin’in Galyum ihracat kontrollerine ikinci tepki: Diamond & AlN.”DARPA, Raytheon’a elmas ve alüminyum nitrür teknolojisine dayanan “temel” ultra geniş bant aralıklı yarı iletkenler geliştirmesi için bir sözleşme verdi. Yarı iletkenler güç dağıtımını artırabilir ve daha iyi olabilir… pic.twitter.com/ ZI5rbzBTNn8 Ekim 2024
Raytheon’un hedefi, bu malzemelerin, radyo frekans anahtarları, sınırlayıcılar ve güç amplifikatörleri gibi hem mevcut hem de yeni nesil radar ve iletişim sistemleri için optimize edilmiş cihazlara dönüştürülmesine öncülük ederek yeteneklerini ve menzillerini artırmaktır. Bu, ortak algılama, elektronik savaş, yönlendirilmiş enerji ve hipersonik gibi yüksek hızlı silah sistemlerine entegrasyon uygulamalarını içerir.
3,4 eV bant aralığıyla GaN, halihazırda yüksek güçlü ve yüksek frekanslı yarı iletkenlerde lider bir malzemedir. Sentetik elmas, yüksek frekans performansının, yüksek elektron hareketliliğinin, aşırı termal yönetimin, daha yüksek güç kullanımının ve dayanıklılığın kritik olduğu uygulamalarda GaN’ın yeteneklerini (yaklaşık 5,5 eV bant aralığıyla) aşma potansiyeline sahiptir. Ancak sentetik elmas, yarı iletkenler için yeni ortaya çıkan bir malzemedir ve seri üretimiyle ilgili hâlâ zorluklar vardır. Alüminyum nitrür (AlN), yaklaşık 6,2 eV’lik daha geniş bir bant aralığına sahiptir ve bu da onu yukarıda belirtilen uygulamalar için daha da iyi hale getirir. Raytheon henüz uygun yarı iletkenleri geliştirmedi.
Sözleşmenin ilk aşamasında Raytheon’un İleri Teknoloji ekibi, elmas ve alüminyum nitrür bazlı yarı iletken filmler geliştirmeye odaklanacak. İkinci aşama, özellikle sensör uygulamalarını hedef alarak daha büyük çaplı levhalarda kullanılmak üzere elmas ve alüminyum nitrür teknolojisinin iyileştirilmesine ve ilerletilmesine odaklanacak.
Sözleşme şartlarına göre Raytheon’un her iki aşamayı da üç yıl içinde tamamlaması gerekiyor, bu da projenin aciliyetini vurguluyor. Raytheon’un halihazırda GaN ve GaAs’ı radar uygulamalarına entegre etme konusunda oldukça fazla deneyimi var, dolayısıyla DARPA’nın doğru şirkete yöneldiği görülüyor.
Raytheon İleri Teknoloji Başkanı Colin Whelan, “Bu, yarı iletken teknolojisinde bir kez daha devrim yaratacak önemli bir adımdır” dedi. “Raytheon, Savunma Bakanlığı sistemleri için Galyum Arsenit ve Galyum Nitrür gibi benzer malzemeleri geliştirme konusunda kapsamlı ve kanıtlanmış bir deneyime sahiptir. Bu öncü geçmişi ve gelişmiş mikroelektronik alanındaki uzmanlığımızı birleştirerek, bu malzemeleri gelecekteki uygulamalara yönelik olarak olgunlaştırmak için çalışacağız.”
