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日本研发制造高质量氮化镓晶体的新方法可用于下一代功率半导体设备

2020-12-30 17:17 作者: 来源: 本站 浏览: 16次 字号:

摘要:    盖世汽车讯 氮化镓(GaN)晶体是一种很有发展前景的材料,可用于研发下一代功率半导体设备。据外媒报道,日本国家材料科学研究所(NIMS)与东京工业大学(Tokyo Tech)研发了一种生长高质量GaN晶体的技术,与现有技术生长的GaN晶体相比,新技术制成...

  

盖世汽车讯 氮化镓(GaN)晶体是一种很有发展前景的材料,可用于研发下一代功率半导体设备。据外媒报道,日本国家材料科学研究所(NIMS)与东京工业大学(Tokyo Tech)研发了一种生长高质量GaN晶体的技术,与现有技术生长的GaN晶体相比,新技术制成的GaN晶体缺陷会少很多。与直接在溶液中生长晶体的传统技术不同,新技术采用了一种涂有合金薄膜的基底,以防止溶液中不合乎需求的杂质被困到生长的晶体中。

  

用于下一代功率半导体设备中,以用于车辆和其他用途。不过,传统的GaN单晶体生长技术会将气态原材料喷到基底上,导致了一个主要的缺点:会在晶体内部形成很多原子大小的缺陷(包括位错)。当有位错缺陷的GaN晶体被集成至功率设备中时,会有泄漏的电流穿过该设备,从而损坏设备。

  

  

GaN晶体生长技术原理图(图片来源:日本国家材料科学研究所)

  

为了解决这一问题,研究人员研发出两种替代性晶体合成技术:氨热合成法以及钠助熔剂法。此两种方法都让晶体在含有晶体生长原材料的溶液中生长。虽然钠助熔剂生长法已被证实能够有效地防止位错的形成,但是会导致一个新问题:生长的晶体会含有杂质(溶液成分构成的团块)。

  

在日本科学家进行的项目中,研究人员制造了一种GaN晶体,同时成功地在GaN种子基底上涂上了由晶体生长原材料(如镓和钠)构成的液态合金,从而阻止了杂质被困在生长的晶体中。此外,科学家还发现,该技术能有效地减少位错的形成,从而合成高质量的晶体。该技术只需要一个简单的工艺,在大约1小时内就可以制成高质量的GaN基底。

  

日本科学家们研发的该项技术提供了一种新方法,用于为下一代功率半导体设备生产高质量GaN基底。目前,研究人员制作通过生长小尺寸的晶体来验证该技术的有效性,未来,他们计划将其发展成一种实用性技术,以合成更大的晶体。