计算机芯片、太阳能电池和其它电子器件传统上都基于硅，硅是最著名的半导体，这类特殊材料可以像水龙头控制水流一样控制电流的开或关。

而同样拥有这种性能的还有其他半导体，砷化镓就是其中一种材料。与硅相比，它具有一定技术优势——电子通过其晶体结构的速度远远快于硅。

但是硅具有某些强大的商业优势，它的价格便宜了将近一千倍。因此，砷化镓仅仅用于一些特殊的应用，在这些应用中它的特殊性能弥补了较高的成本问题。例如，手机通常依赖砷化镓芯片来处理高频无线电信号。

而现在，斯坦福的研究人员发明了一种制造工艺，可以大大降低了制造砷化镓器件的成本，从而为砷化镓电子设备开开辟了新的用途，尤其是太阳能电池板。

“采用砷化镓的太阳能电池在光电转换效率方面遥遥领先，” 主持这项工作的材料学与工程学教授布鲁斯.克莱门斯表示。

但是制造硅基太阳能非常便宜，因此砷化镓太阳能电池只能应用于其他领域，如卫星。在卫星领域，其中成本在于将卫星发射进入轨道，因此砷化镓太阳能电池板可以发挥更大的效益，因为它的光电转换效率非常高。

作为工程学院的沃尔特.B.莱茵霍尔德教授，克莱门斯教授说，斯坦福这项工艺可使砷化镓太阳能电池更加实用。

硅和砷化镓都是从原始的晶体进展为电子装置。两种材料被加工成电子制造商所说的晶圆。这些纯化物质都是平坦的圆片。后续的制造步骤是在这些晶圆之上制作出计算机芯片、太阳能电池或其他电子器件。

但是，生产8英寸砷化镓的成本为5000美元，而硅晶圆只需5美元，斯坦福半导体生产教师 Aneesh Nainani,表示。

新的斯坦福工艺通过重复利用5000美元的砷化镓晶圆，以缩小它与硅晶圆之间的巨大成本差异。

当下，砷化镓器件的工作电子电路是在这种晶圆上生长的。制造商通过流动的气态砷化镓和其他材料在晶片表面制作这种电路层。这种材料在晶圆上凝结成薄薄的一层电路。在这一过程中，晶圆仅是背衬。昂贵的圆片顶部的薄层电路中包含了所有的电子。
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为了使晶片可重复使用，这种斯坦福工艺在制作过程中增加了几个步骤。研究人员在试验中展示了这项技术。

首先，他们覆盖了一层一次性材料在珍贵的晶圆上。

然后他们采用标准的气体沉积工艺在一次性层上形成了砷化镓电路层。

接着，使用激光将一次性层汽化蒸发并剥离电路层。

他们将这一薄薄的电路层安装在更为坚实的背衬上，然后清理昂贵的砷化镓晶圆以生产下一批电路。

Nainani估算，这种重复利用可制造出比硅电路贵50至100倍的砷化镓器件——仍有很大差距，但比现在所花费的的要少得多。

克莱门斯认为，这种斯坦福工艺将重燃大家对砷化镓电子产品的兴趣。

硅现在很廉价，因为一直以来电子行业将所有的聪明才智集中在制造便宜的硅。硅片在今天是5美元，因为厂商竞相满足全球不断增长的硅片需求，在几十年的过程中，竞争推动了价格的下跌。

这一切都归结为规模经济，克莱门斯说。

“一旦有可能使砷化镓更具成本效益，其他人都会加入进来以改进其他部分的工艺，”克莱门斯说，“而有了工艺环节的进步，更多的用途将被开辟，特别是太阳能发电方面，砷化镓在这方面具有明显的效率优势。”

砷化镓电池与硅光电池的比较：

1、光电转化率：

砷化镓的禁带较硅为宽，使得它的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力较硅好。目前，硅电池的理论效率大概为23%，而单结的砷化镓电池理论效率达到27%，而多结的砷化镓电池理论效率更超过50%。

2、耐温性：

常规上，砷化镓电池的耐温性要好于硅光电池，有实验数据表明，砷化镓电池在250℃的条件下仍可以正常工作，但是硅光电池在200℃就已经无法正常运行。

3、机械强度和比重：

砷化镓较硅质在物理性质上要更脆，这一点使得其加工时比容易碎裂，所以，目前常把其制成薄膜，并使用衬底(常为Ge[锗])，来对抗其在这一方面的不利，但是也增加了技术的复杂度。

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