甘高电压;垂直氮化镓晶片;氮化镓的缺陷。
甘高电压
Imec和德国爱思强公司股价已经证明的能力扩展出(GaN)新电压水平在功率半导体市场,使竞争的技术在更广泛的领域。
Imec和德国爱思强公司股价已经证明了氮化镓外延生长的缓冲层上胜任1200伏特的应用程序专门200毫米基质与硬故障超过1800伏特。这可能是一个重大突破。GaN-based功率半导体广泛应用于应用程序在900伏及以下,但这是挑战超越那些水平由于几个问题。
氮化镓和其他技术用于电力电子。使用固态设备,电力电子控制和电力转换系统。其中包括汽车、手机、电源、太阳能逆变器、火车和风力涡轮机。
电力半导体专业的晶体管,提高系统的效率,减少能量损失。电源元件操作系统就像一个开关,允许电力流在“开”状态,停止它处于“关闭”状态。
功率半导体市场主要由硅设备。但基于氮化镓功率半导体器件以及碳化硅(SiC)材料正在取得重大进展。GaN和碳化硅电力半决赛是基于wideband-gap技术,更有效的击穿电场强度高于硅。
甘,二进制III-V材料,用于发光二极管,功率半决赛和射频设备。GaN-based电源元件用于汽车、数据中心、军用航空部门和其他应用程序。氮化镓功率半决赛范围从15到900伏特。甘有3.4 electronvolt隙,高于原文如此。甘有一个细分领域,比硅,高十倍根据英飞凌。氮化镓的电子迁移率是双硅相比,英飞凌。
氮化镓功率半决赛是侧设备。在流程流,薄薄的一层氮化铝(AlN)沉积在衬底上,其次是氮化镓层。源、排水和门形成的结构,形成了一个横向GaN设备。
这个问题?在某些情况下,GaN-based权力半决赛遇到问题超出650或900伏。难度增加缓冲厚度水平要求较高的击穿电压和低泄漏水平。这是由于热膨胀系数的不匹配(CTE)之间GaN /沃甘外延层和硅衬底。
因此,碳化硅和功率半导体硅保持产品650 - 1200伏的首选应用程序。一般来说,氮化镓是困在低于市场。Imec甘和德国爱思强公司股价希望消除这些障碍,从而扩展技术的范围。
供应商使用Qromis“氮化镓衬底技术开发了一个过程。基板技术,称为QST,使电力设备650伏特以上。从Qromis QST基质有热膨胀匹配的热膨胀GaN /沃甘外延层,为厚缓冲层铺平了道路,因此高电压操作。
使用这些基质,Imec和德国爱思强公司股价的氮化镓外延生长缓冲层胜任1200伏特的应用程序。结果之后Aixton资格的G5 + C有机化学汽相淀积(金属)在Imec反应堆。使用金属工具材料epi-stack集成。
这将打开门高电压GaN-based电力设备应用,如电动汽车和其他产品。目前,横向e-mode设备正在处理证明设备性能在1200伏特,和正在努力扩展技术向更高电压的应用程序。“甘现在可以成为一系列的技术选择的操作从20 v到1200 v的电压。可加工的在更大的晶片在高通量互补金属氧化物半导体晶圆厂,电力技术基于氮化镓提供了显著的成本优势相比,本质上昂贵的应用技术,”丹尼斯Marcon说,在Imec高级业务发展经理。
垂直氮化镓晶片
今天,横向GaN-based功率半导体有限的电压,使得垂直GaN下一代技术的必要性。
在垂直GaN设备,电子从上到下。但大部分GaN基板是有限的小尺寸和是昂贵的。
作为回应,Kyma已经开始提供垂直GaN epiwafers。开发这些晶片,氢化Kyma设计了一个汽相外延(HVPE)的过程。HVPE使GaN-on-GaN各种自由载流子浓度的增长。这反过来使厚膜的掺杂氮化镓薄膜的发展电力电子应用程序。
“这样的电影很难使用传统增长增长技术,如金属,由于掺杂挑战控制和更低的增长率,”根据Kyma。”这样的轻掺杂的电影现在,设备制造商可以开发GaN-based电力设备与垂直架构应用程序等1.2 kv和更高的电动车充电器、车载直流-直流转换器,工业汽车、太阳能光伏逆变器,等等。”
氮化镓的缺陷
大阪大学创造了一种新的非破坏性技术描述和评价GaN水晶的属性使用多光子激发光致发光(MPPL)。
研究人员调查结果发表在《应用物理表达。
甘多光子激发光致发光值的属性使用激光穿透到样品。一个发生在氮化镓的缺陷是线程混乱。线程混乱缺陷在晶体结构作为泄漏电流路径。
GaN MPPL激光凸显了这些缺陷,即使深处样本,使它适合3 d评估。MPPL统计分类的方法还允许在氮化镓的缺陷。
氮化镓在汽车应用,数据中心,和其他市场。氮化镓功率切换设备可以提供大功率的操作、高速切换、低导通电阻、高击穿电压。然而,氮化镓必须低的缺陷密度是有利的。
甘MPPL将有可能研究和分析样本深入的非破坏性的方式。它也将更容易识别缺陷影响氮化镓的可靠性,提高产量,并提供更有效的路径GaN设备。
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