La superficie di Venere raggiunge i 480 gradi Celsius, una temperatura che può fondere il piombo, rendendo il pianeta inospitale sia per gli esseri umani che per le macchine. La limitazione principale nell’esplorazione di Venere risiede nella vulnerabilità degli elettronici a base di silicio, che non possono funzionare a lungo in condizioni così estreme. Di conseguenza, i ricercatori si sono orientati verso il nitruro di gallio, che può sopportare temperature di 500 gradi o più, superando i limiti operativi dei dispositivi a base di silicio, che si fermano a circa 300 gradi.
Un recente articolo pubblicato su Applied Physics Letters descrive come un team di scienziati abbia indagato le proprietà e le prestazioni del nitruro di gallio a temperature estreme. Hanno esaminato l’impatto della temperatura sui contatti ohmici dei dispositivi, scoprendo che le alte temperature non causano un degrado significativo né del materiale né dei contatti. Anche dopo essere stati mantenuti a 500 gradi Celsius per 48 ore, i contatti sono rimasti intatti.
Queste scoperte sono cruciali per lo sviluppo futuro di transistor ad alte prestazioni che potrebbero operare sulla superficie di Venere, ma anche in applicazioni terrestri come l’estrazione di energia geotermica o il monitoraggio interno dei motori a getto.
Il processo di fabbricazione dei dispositivi in nitruro di gallio include l’aggiunta di contatti ohmici attraverso due metodi principali. Il primo metodo prevede la deposizione di metallo sul nitruro di gallio e il suo riscaldamento a 825 gradi Celsius per circa 30 secondi, un processo noto come ricottura. Il secondo metodo, sviluppato dal team di Rajan alla Ohio State University, comporta la rimozione di parti di nitruro di gallio e la ricrescita di nitruro di gallio altamente drogato, che migliora la conduzione di corrente.
I test sui dispositivi sono stati condotti in due modi: test a breve termine presso la Rice University e test a lungo termine presso il MIT, dove i dispositivi sono stati collocati in un forno specializzato per misurare come la resistenza cambia in funzione della temperatura e del tempo. Anche se è difficile misurare la resistenza a temperature così elevate, i risultati indicano che la resistenza dei contatti sembra rimanere costante anche a 500 gradi per circa 48 ore.
In futuro, i ricercatori prevedono di utilizzare le conoscenze acquisite in questi esperimenti per sviluppare transistor in nitruro di gallio ad alta temperatura. Questo lavoro rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione e nell’applicazione del nitruro di gallio in microelettronica, con un impatto potenziale sia per l’esplorazione spaziale che per le applicazioni industriali sulla Terra.