氧化鎵是一種新興的功率半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度大于硅,氮化鎵和碳化硅,在高功率應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)愈加明顯。鍺粉但氧化鎵不會(huì)取代SiC和GaN,后兩者是硅之后的下一代主要半導(dǎo)體材料。鍺粉價(jià)格氧化鎵更有可能在擴(kuò)展超寬禁帶系統(tǒng)可用的功率和電壓范圍方面發(fā)揮作用。而最有希望的應(yīng)用可能是電力調(diào)節(jié)和配電系統(tǒng)中的高壓整流器,如電動(dòng)汽車(chē)和光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)。但是,在成為電力電子產(chǎn)品的主要競(jìng)爭(zhēng)者之前,氧化鎵仍需要開(kāi)展更多的研發(fā)和推進(jìn)工作,以克服自身的不足。
氧化鎵(β-Ga2O3)作為繼GaN和SiC之后的下一代超寬禁帶半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度約為4.8 eV,理論擊穿場(chǎng)強(qiáng)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(shù)指標(biāo)。鍺粉同時(shí)通過(guò)熔體法可以獲得低缺陷密度的大尺寸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(dòng)汽車(chē)以及高壓電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展,全世界急切的需要具有更高轉(zhuǎn)換效率的高壓大功率電子電力器件。邢臺(tái)鍺粉β-Ga2O3功率器件在與GaN和SiC相同的耐壓情況下,導(dǎo)通電阻更低、功耗更小、更耐高溫、能夠極大地節(jié)約上述高壓器件工作時(shí)的電能損失,因此Ga2O3提供了一種更高效更節(jié)能的選擇。
對(duì)于不同的濺射材料和基片,參數(shù)需要實(shí)驗(yàn)確定,是各不相同的。高純鍺粉價(jià)格鍍膜設(shè)備的好壞主要在于能否精確控溫,能否保證好的真空度,能否保證好的真空腔清潔度。鍺粉MBE分子束外沿鍍膜技術(shù),已經(jīng)比較好的解決了如上所屬的問(wèn)題,但是基本用于實(shí)驗(yàn)研究,工業(yè)生產(chǎn)上比較常用的體式鍍膜機(jī)主要以離子蒸發(fā)鍍膜和磁控濺射鍍膜為主。
氧化鎵的導(dǎo)熱性能較差,但其禁帶寬度(4.9eV)超過(guò)碳化硅(約3.4eV),氮化鎵(約3.3eV)和硅(1.1eV)的。鍺粉由于禁帶寬度可衡量使電子進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)所需的能量。采用寬禁帶材料制成的系統(tǒng)可以比由禁帶較窄材料組成的系統(tǒng)更薄、更輕,并且能應(yīng)對(duì)更高的功率,有望以低成本制造出高耐壓且低損失的功率元件。高純鍺粉價(jià)格寬禁帶允許在更高的溫度下操作,從而減少對(duì)龐大的冷卻系統(tǒng)的需求。
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