超寬禁帶氧化鎵高效能功率器件的*新進展
氧化鎵(β-Ga2O3)作為繼GaN和SiC之后的下一代超寬禁帶半導體材料,其禁帶寬度約為4.8 eV,理論擊穿場強為8 MV/cm,電子遷移率為300 cm2/Vs,因此β-Ga2O3具有4倍于GaN,10倍于SiC以及3444倍于Si的Baliga技術指標。同時通過熔體法(生長藍寶石襯底的方法)可以獲得低缺陷密度(103?104 cm-2)的大尺寸β-Ga2O3襯底,使得β-Ga2O3器件的成本相比于GaN以及SiC器件更低。
隨著高鐵、電動汽車以及高壓電網輸電系統的快速發展,全世界急切的需要具有更高轉換效率的高壓大功率電子電力器件。β-Ga2O3功率器件在與GaN和SiC相同的耐壓情況下,導通電阻更低、功耗更小、更耐高溫、能夠極大地節約上述高壓器件工作時的電能損失,因此Ga2O3提供了一種更高效更節能的選擇。
氧化鎵器件除日本推出的α-Ga2O3二極管產品以外,其他Ga2O3器件仍然處在實驗室階段。
西安電子科技大學微電子學院周弘副教授總結了目前氧化鎵半導體功率器件的發展狀況。著重介紹了目前大尺寸襯底制備、高質量外延層生長、高性能二極管以及場效應晶體管的研制進展。同時對氧化鎵低熱導率特性的規避提供了可選擇的方案,對氧化鎵未來發展前景進行了展望。