寬禁帶半導(dǎo)體材料新進(jìn)展課件

寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件應(yīng)用新進(jìn)展SiC-AlN-GaN材料與器件新進(jìn)展報告者：楊勇主要內(nèi)容幾種主要半導(dǎo)體材料的物理屬性寬禁帶半導(dǎo)體材料新進(jìn)展GaN-AlN-(4H)SiC新型光觸發(fā)功率半導(dǎo)體器件未來展望幾種主要半導(dǎo)體材料的物理屬性（300K）寬禁帶半導(dǎo)體材料新進(jìn)展4H-SiC晶圓和外延材料的質(zhì)量已經(jīng)相當(dāng)高，美國Cree公司能夠提供商業(yè)化生產(chǎn)的100毫米零微管碳化硅基底，并且已經(jīng)展示了高品質(zhì)150毫米碳化硅基底。寬禁帶半導(dǎo)體材料新進(jìn)展

氮化鋁(AlN)材料體單晶制備方法：物理氣相傳輸法(PVT)發(fā)展動態(tài)：美國CrystalIS公司、俄羅斯N-Crystals公司在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,可以制備出直徑為2inch(5.08cm)的體單晶2011年德國埃朗根一紐倫堡大學(xué)已利用AIN籽晶生長出直徑為25mm、厚度為15mm的AIN體單晶美國北卡羅萊納州立大學(xué)于2010年獲得了直徑為15mm高度為]5mm的無裂紋AIN晶圓．并于2011年利用AIN襯底外延生長了高質(zhì)量的AlN、AlGaN薄膜阻礙因素：籽晶的選?。ˋlN、SiC、AlN/SiC）GaN材料新進(jìn)展阻礙GaN材料發(fā)展的因素沒有合適的單晶襯底材料位錯密度太大無法實現(xiàn)p型輕摻雜氮化鎵器件的襯底選擇晶格失配率小的材料

硅、碳化硅和藍(lán)寶石（其中碳化硅與氮化鎵匹配得更好一些,二者的晶格失配僅有3.3%,而藍(lán)寶石和氮化鎵的晶格失配高達(dá)14.8%，此外,碳化硅的熱導(dǎo)率比氮化鎵高,對改善大功率器件的溫度特性也大有好處）

因此，目前，選用SiC作為襯底生長GaN是許多研究者關(guān)注的一個方面。GaN–AlN–(4H)SiC新型光觸發(fā)功率半導(dǎo)體器件基本結(jié)構(gòu)圖GaN–AlN–(4H)SiC新型光觸發(fā)功率半導(dǎo)體器件Bandenergy(eV)GaN-AlN-SiC組態(tài)的穩(wěn)定性Potentialenergy(Ha)1Ha=27.2eVGaN–AlN–(4H)SiC新型光觸發(fā)功率半導(dǎo)體器件工作原理（發(fā)射極零偏壓、集電極正偏壓）

基區(qū)注入光脈沖時，載流子在能帶之間躍遷，并導(dǎo)致電子空穴倍增，當(dāng)基區(qū)中的光生電子向集電區(qū)移動時，空穴就會復(fù)合掉一小部分從發(fā)射極注入的電子，大多數(shù)未被復(fù)合的電子就到達(dá)集電極

隨著光脈沖的斷開，基區(qū)中載流子快速復(fù)合，PSD便處于關(guān)態(tài)，同時，異質(zhì)pn結(jié)將承受很大的發(fā)射極、集電極電壓。GaN–AlN–(4H)SiC新型光觸發(fā)功率半導(dǎo)體器件電學(xué)特性未來展望

隨著寬禁帶半導(dǎo)體材料工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步、成熟，新結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用越來越廣泛。而GaN-AlN-4H-SiCOTPSD較好的開關(guān)特性、增益以及阻斷特性表明由于GaN較短的載流子壽命和很好的光吸收效率（而這對高頻率功率電子器件十分關(guān)鍵）和光吸收能力（這對減少激光成本非常重要）以及碳化硅