白癜风哪里好 http://m.39.net/pf/bdfyy/bdfjc/
第一、二、三、四代半导体材料各有利弊，在特定的应用场景中存在各自的比较优势，但不可否认的是，中国在第一、二代半导体的发展中，无论是在宏观层面的市场份额、企业占位还是在微观层面的制备工艺、器件制造等方面，中国与世界领先水平之间都存在着明显的差距。国内可能并且走在世界前沿的半导体材料或者能让中国在半导体行业实现弯道超车并以此为契机助力中国经济高质量发展的机会应该是对新型材料的研究与开拓，比如应用场景广泛、波及行业众多、产业占位靠前的在功率、射频等方面可以大放异彩的氧化镓材料；其具备制备成本较低、相对环保、性价比更高、材料属性优势明显、工艺制造精妙但成本相对较低优势等特点。目前，国内对于新型材料的研究仍处于开拓期，文章接下来会以Ga2O3等新型材料的材料属性优势、制备工艺流程、相关研究企业、具体应用场景等等进行介绍。氧化镓材料属性认识（1）氧化镓-Ga2O3氧化镓单晶材料，是继Si、SiC及GaN后的第四代宽禁带半导体材料，以β-Ga2O3单晶为基础材料的功率器件具有更高的击穿电压与更低的导通电阻，从而拥有更低的导通损耗和更高的功率转换效率，在功率电子器件方面具有极大的应用潜力。氧化镓是一种来自日本的新型半导体晶体材料，可以廉价地生产高质量、大型单晶基板，有望成为下一代功率器件材料，其潜力超过氮化镓和碳化硅；氧化镓由于低成本及与GaN的低失配的特性，可用于GaN材料的外延衬底，Ga2O3具有4.9eV的极宽带隙，超过了SiC和GaN显示的3.3eV，此特性使其制作的器件比由禁带较窄材料组成的器件更薄、更轻，并且能应对更高的功率，宽禁带允许在更高的温度下操作，从而减少对庞大的冷却器件系统的需求，这种差异使Ga2O3能够承受比硅、SiC和GaN更大的电场，而不会被击穿。此外，Ga2O3能在更短的距离上处理相同量的电压，这使得生产更小、更高效的大功率晶体管变得非常有价值。Ga2O3看起来非常适用于电动汽车充电的配电系统，或者将电力从风力涡轮机等替代能源输送到电网的转换器。Ga2O3的优势还有作为金属氧化物半导体场效应晶体管（更为人所知的MOSFETS）的潜力。传统上，这些微小的电子开关是由硅制成的，用于笔记本电脑、智能手机和其他电子产品。对于像电动汽车充电站这样的系统，我们需要能在比硅基器件更高的功率水平下工作的MOSFETS，而这正是Ga2O3可能成为解决方案的地方。在微电子器件中，带隙是决定材料电导率的主要因素，带隙宽的物质通常是不导电的绝缘体，带隙窄的物质是半导体。（2）功率半导体材料的特性器件功能是由器件材料属性、结构共同决定的，器件的材料属性是决定器件功能优劣的关键，直接谈器件材料属性大家可能会觉得空洞不知所以，所以作者先介绍功率半导体的功能，以此引出实现此功能何种属性能较好的被使用。功率半导体器件应用需要考虑大功率电路应用的特性，如绝缘、大电流能力等，在实际应用中，以动态的“开”和“关”为运行特征，一般不运行在放大状态。由功率半导体器件构成的电力电子变换器实施的是电磁能量转换，而不是单纯的开/关状态，它的非理想应用特性在电力电子变换器中起着举足轻重的作用。要用好功率半导体器件，既要熟悉电力电子变换器的拓扑，更要充分掌握器件本身的特性，第一、二、三、四代半导体都有可以作为功率半导体的材料，但是不同的材料属性直接决定着器件的性能、价格、体积等等。下表为几种材料的属性对比：注1：碳化硅有多种结构，以上为常见的4H-SiC以上是材料属性的基础对比，对于更深层面的功率器件的表皮晶圆需要特征：（1）表皮表面的平坦度；（2）低载流子浓度区域的浓度控制；氧化镓的这方面特性，被日本NovelCrystalTechnology研究人员经过实验进行了定性，其使用臭氧MBE方法作为表皮沉积方法，晶体平面方位，掺杂剂优化了种子、生长温度、原料供应量等生长参数。例如，图1显示了表面平整度与生长温度之间的关系，以及载体浓度与掺杂原料电池温度之间的关系。这些允许在1nm或更低的表面粗糙度和cm-3的低载波浓度区域进行控制，以满足电源器件的表面粗糙度，此项结果证明，氧化镓与第一、二代功率半导体材料具有明显的优势，甚至对比于第三代半导体碳化硅都具有明显的优势。图一、表面平整度与生长温度关系、载体浓度与掺杂原料电池温度关系注：图片来源于NCT

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/641.html