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    氧化鎵在超寬帶隙半導體領域應用前景

    2021-06-26 14:10:23

    在微電子器件中,帶隙是決定下層材料的導電性的主要因素。具有大帶隙的物質通常是不能很好地導電的絕緣體,而具有較小帶隙的那些是半導體。*新一類具有超寬帶隙(UWB)的半導體能夠在比使用成熟帶隙材料(如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN))制造的傳統小帶隙硅基芯片更高的溫度和功率下工作。

    在應用物理學雜志上,佛羅里達大學,美國海軍研究實驗室和韓國大學的研究人員詳細介紹了*有希望的UWB化合物之一-氧化鎵(Ga2O3)的性質,性能,電流限制和未來發展前景。)

    氧化鎵在超寬帶隙半導體領域應用前景

    氧化鎵具有4.8電子伏特(eV)的極寬帶隙,使硅的1.1eV相形見并超過SiC和GaN所展示的3.3eV。這種差異使得Ga2O3能夠承受比硅,SiC和GaN更大的電場而不會發生故障。此外,Ga2O3在較短距離內處理相同的電壓量。這使得它對于生產更小,更高效的高功率晶體管非常有用。

    “氧化鎵為半導體制造商提供了一種適用于微電子器件的高度適用的基板,”佛羅里達大學材料科學與工程教授,論文作者Stephen Pearton說?!霸摶衔锼坪醴浅_m用于為電動汽車或轉換器充電的配電系統,這些電動汽車或轉換器將電力從風力渦輪機等替代能源轉移到電網中?!盤earton和他的同事們還研究了Ga2O3作為金屬氧化鎵半導體場效應晶體管(更好地稱為MOSFET)的基礎?!皞鹘y上,這些微型電子開關由硅制成,用于筆記本電腦,智能手機和其他電子產品,”Pearton說?!皩τ谙耠妱悠嚦潆娬具@樣的系統,我們需要能夠在比硅基器件更高的功率水平下工作的MOSFET,而氧化鎵可能就是解決方案?!?/span>

    為了實現這些先進的MOSFET,作者確定需要改進柵極電介質,以及更有效地從器件中提取熱量的熱管理方法。

    Pearton得出結論,Ga2O3不會取代SiC和GaN,因為它是硅之后的下一個主要半導體材料,但更有可能在擴展超寬帶隙系統可用的功率和電壓范圍方面發揮作用?!?有希望的應用可能是電力調節和配電系統中的高壓整流器,如電動汽車和光伏太陽能系統,”他說。

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