氧化鎵基本性能分析

2021-07-17 14:29:42

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在微電子器件中，帶隙是決定底層材料的導(dǎo)電性的主要因素。大帶隙材料通常是不能很好地導(dǎo)電的絕緣體，而具有較小帶隙則是是半導(dǎo)體。與使用成熟帶隙材料（如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN））制造的傳統(tǒng)小帶隙硅基芯片相比，氧化鎵能夠在更高的溫度和功率下工作。

氧化鎵具有4.8電子伏特（eV）的極寬帶隙，超過硅的1.1eV及SiC和GaN的3.3eV，使氧化鎵能夠承受比硅、SiC和GaN更大的電場而不會發(fā)生擊穿。此外，氧化鎵在較短距離內(nèi)處理相同的電壓，對于制造更小、更高效的高功率晶體管非常有用。

佛羅里達大學(xué)材料科學(xué)與工程教授、論文作者Stephen Pearton說：“氧化鎵為半導(dǎo)體制造商提供了一種高度適用于微電子器件的襯底材料。該化合物非常適用于為電動汽車的配電系統(tǒng)或轉(zhuǎn)換器，這些轉(zhuǎn)換器能將電力從風(fēng)力渦輪機等替代能源轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)中。”

氧化鎵MOSFET

Pearton和他的同事們還研究了氧化鎵作為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的潛力。Pearton說：“傳統(tǒng)上，這些微型電子開關(guān)由硅制成，用于筆記本電腦、智能手機和其他電子產(chǎn)品。對于像電動汽車充電站這樣的系統(tǒng)，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?！睘榱藢崿F(xiàn)這些先進的MOSFET，作者確定了需要改進柵極電介質(zhì)，以及更有效地從器件中釋放熱量的熱管理方法。