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氧化镓材料作为超宽禁带宽度半导体的前景

2019-01-24 浏览量:16

(来源:维库电子市场网)

在微电子器件中,禁带宽度是决定材料导电性能的主要因素。禁带宽度很大的物质通常不能导电,被称为绝缘体。禁带宽度较小的物质被称为半导体。超宽禁带宽度半导体材料是一种新型的半导体材料,与传统的硅基小禁带宽度材料相比,具有更高的工作温度和功率。超宽禁带宽度材料半导体基片通常由碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料制成。

API出版的《Journal of Applied Physics》上,佛罗里达大学、美国海军研究实验室和韩国大学的研究人员对最有前途的超宽禁带宽度材料氧化镓(Ga2O3)的性质、性能、目前的限制和未来的发展提出了详细的展望。

氧化镓具有4.8eV的超宽禁带宽度,超过了SiC和GaN的3.3eV,而硅却只有1.1eV。超宽的禁带宽度使得氧化镓能够承受比硅、碳化硅、氮化镓更强的电场,此外氧化镓还能够承受更高的电压。这使得它在制造小型化、高效化大功率晶体管方面非常具有价值。

"氧化镓为半导体制造商提供了一种非常适用于微电子器件的材料"佛罗里达大学材料科学与工程教授、论文作者Stephen Pearton表示。"这种化合物非常适合用于给电动汽车充电的配电系统,以及将电力传输到电网的转换器。""

Pearton和他的同事还研究了氧化镓作为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)材料的可能性。Pearton表示"传统上,微小的电子开关是由硅制成的,用于笔记本电脑、智能手机和其他电子产品。但对于电动汽车充电系统,需要更高功率级别的MOSFET设备,这将会是氧化镓材料的优势。""

为了实现这些先进的MOSFET,作者需要改进栅极介质,以及更有效的热处理方法。Pearton总结说,氧化镓材料不会取代SiC和GaN成为第四代半导体材料,但是它更有可能在高功率、高电压器件方面发挥作用。Pearton讲,氧化镓材料最有前途的应用可能是作为电动汽车和光伏太阳能系统的高压整流器。

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