一种称为热互扩散合金化的新技术有助于改善电子和光子器件，同时减少碳排放，提高健康和安全性。信用:KAUSTHeno Hwang研究人员已经通过温度和时间制造出无与伦比的超宽带隙半导体，就像烤面包一样。合金化，即以不同比例混合金属的过程，几千年来一直是制造性能增强材料的一种已知方法，因为铜和锡结合在一起形成了更硬的青铜。尽管年代久远，这项技术仍然是现代电子和光学工业的核心。例如，半导体合金可以被设计来优化设备的电气、机械和光学特性。
氧与第三族元素的合金，如铝、镓和铟，是重要的半导体材料，在大功率电子器件、太阳能光电探测器和透明器件中有着广泛的应用。半导体的决定性特性是它的带隙，一个只有具有所需能量的电子才能通过的屏障。β相铝镓氧化物因其相对较大的带隙而引人注目，但大多数ⅲ-O合金制造成本高且质量不令人满意。
廖车浩和李集团的同事发明了一种类似面包烘焙的技术，可以在一个普通的熔炉中制造出高质量的铝镓氧化物。“我们已经展示了一种简单有效的方法，称为热互扩散合金化(TIA)，以获得高质量的薄膜，同时还能够控制温度和时间的成分，”廖说。
廖和团队首先在蓝宝石衬底上制作普通氧化镓模板的“面团”。然后，他们在熔炉中将样品加热到1000到1500摄氏度之间的高温。在面包烘焙中，加热过程使面筋变硬，面团凝固。在他们的研究中，加热导致铝原子从蓝宝石慢慢扩散到氧化镓中，镓原子向mi x相反的方向移动，形成铝镓氧化物合金。更高的温度和更长的工艺导致更多的相互扩散，产生铝成分更高的合金。
退火温度和时间的选择使得能够更好地控制铝的成分，在0%和81%之间变化，这对于对应于非常宽的带隙范围的合金来说是创纪录的高。“我们已经证明，TIA是一种优秀的新技术，可以控制薄膜的基本特性，包括成分、带隙和厚度，”廖解释说。
KAUST的研究人员将短暂性脑缺血发作视为改善电子和光子设备的途径，以克服减少碳排放和改善健康和安全等挑战。“我们现在正在将TIA应用于下一代设备研究，”廖说。
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