Исследовательская группа из IBM сообщила в журнале Journal of Applied Physics об успешном использовании разработанной ими техники «управляемого скалывания» (controlled spalling) для получения многих тонких слоёв из пластины полупроводника нитрида галлия (GaN) без нарушения кристаллической структуры материала.

Интегральные схемы, размещённые в тонких слоях, имеют множество преимуществ, включая улучшенные характеристики теплоотвода, гибкость, малый вес и простота создания многослойных модулей. Вдобавок, заготовки GaN очень дороги: стоимость одной 2-дюймовой пластины измеряется тысячами долларов. Возможность делить заготовку на множество слоёв позволяет использовать этот полупроводник максимально эффективно.

Эта методика облегчает и изучение базовых физических свойств материала, таких как генерируемые нагрузкой оптические эффекты или ударная вязкость.

«Сначала мы наносим слой никеля на поверхность материала, который мы хотим расслоить, — рассказывает один из авторов статьи, Стивен Беделл (Stephen W. Bedell) из IBM Research. — Затем мы просто накладываем на никель липкую ленту, фиксируем подложку и отдираем ленту. При этом, напряжения в слое никеля создают трещину в материале подложки, которая распространяется параллельно поверхности».

Подбирая толщину никелевого покрытия ученые могли контролировать толщину отслаивающегося вместе с ним материала основы. Весь процесс проходит при комнатной температуре и может применяться даже для утончения уже готовых схем и устройств, что делает их гибкими.

Представленная группой методика примечательна не только потому, что это простейший известный способ переноса тонких слоев с толстых подложек, но ещё и потому, что она применима практически к любому материалу. Авторы уже продемонстрировали перенос слоёв кремния, германия, арсенида галлия, нитрида галлия с сапфиром и даже аморфных материалов, таких как стекло.

Контролируемое скалывание позволило изготовить сверхлёгкие и высокоэффективные солнечные элементы на основе арсенида галлия для аэрокосмических приложений и высококачественные гибкие схемы.

В настоящее время группа работает с партнёрами над применением этого подхода для получения высоковольтных нитрид-галлиевых устройств.