超宽禁带氧化镓高效能功率器件的*新进展
氧化镓(β-Ga2O3)作为继GaN和SiC之后的下一代超宽禁带半导体材料,其禁带宽度约为4.8 eV,理论击穿场强为8 MV/cm,电子迁移率为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技术指标。同时通过熔体法(生长蓝宝石衬底的方法)可以获得低缺陷密度(103−104 cm-2)的大尺寸β-Ga2O3衬底,使得β-Ga2O3器件的成本相比于GaN以及SiC器件更低。
随着高铁、电动汽车以及高压电网输电系统的快速发展,全世界急切的需要具有更高转换效率的高压大功率电子电力器件。β-Ga2O3功率器件在与GaN和SiC相同的耐压情况下,导通电阻更低、功耗更小、更耐高温、能够极大地节约上述高压器件工作时的电能损失,因此Ga2O3提供了一种更高效更节能的选择。
氧化镓器件除日本推出的α-Ga2O3二极管产品以外,其他Ga2O3器件仍然处在实验室阶段。
西安电子科技大学微电子学院周弘副教授总结了目前氧化镓半导体功率器件的发展状况。着重介绍了目前大尺寸衬底制备、高质量外延层生长、高性能二极管以及场效应晶体管的研制进展。同时对氧化镓低热导率特性的规避提供了可选择的方案,对氧化镓未来发展前景进行了展望。