氮化鎵工藝優(yōu)點(diǎn)是什么

氮化鎵是半導(dǎo)體與微電子產(chǎn)業(yè)的新星，其高電子能量的特性使其擁有極高的電能轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)秀的高頻特性。業(yè)界已經(jīng)公認(rèn)氮化鎵（GaN）半導(dǎo)體器件產(chǎn)品將統(tǒng)治微波放大和電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模大于150億美元。那么氮化鎵工藝優(yōu)點(diǎn)是什么呢？

AlGaN / GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）是開(kāi)關(guān)功率晶體管的有希望的候選者，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩臄鄳B(tài)擊穿強(qiáng)度以及導(dǎo)通狀態(tài)下的優(yōu)異溝道導(dǎo)電性。這些特征是GaN的特殊物理特性與其異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料AlGaN的組合。最重要的特征之一是材料的擊穿強(qiáng)度。與Si相比，這種參數(shù)GaN比Si高10倍。這意味著與Si器件相比，對(duì)于給定的器件尺寸，可以將10倍的電壓施加到GaN器件上。如果器件接通，則剩余的導(dǎo)通狀態(tài)電阻Ron定義了這種情況下的器件損耗。由于具體的導(dǎo)通電阻Ron與維持給定擊穿電壓所需的器件漂移區(qū)的長(zhǎng)度成比例，因此更緊湊的GaN器件具有盡可能低的導(dǎo)通電阻，具有Si器件。

此外，由于GaN / AlGaN HEMT的電子傳輸特性，與具有相同額定電壓的Si功率器件相比，特定的導(dǎo)通電阻幾乎低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，GaN器件同時(shí)實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓和高電流水平，并具有小的半導(dǎo)體區(qū)域。這另外轉(zhuǎn)化為高功率水平下的高開(kāi)關(guān)頻率。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，GaN功率器件的靜態(tài)導(dǎo)通電阻優(yōu)于硅功率電子器件，并且接近碳化硅（SiC）器件的性能。

氮化鎵工藝優(yōu)點(diǎn)：

①禁帶寬度大（3.4eV），熱導(dǎo)率高（1.3W/cm-K），則工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強(qiáng)；

②導(dǎo)帶底在Γ點(diǎn)，而且與導(dǎo)帶的其他能谷之間能量差大，則不易產(chǎn)生谷間散射，從而能得到很高的強(qiáng)場(chǎng)漂移速度（電子漂移速度不易飽和）；

③GaN易與AlN、InN等構(gòu)成混晶，能制成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)得到了低溫下遷移率達(dá)到105cm2/Vs的2-DEG（因?yàn)?-DEG面密度較高，有效地屏蔽了光學(xué)聲子散射、電離雜質(zhì)散射和壓電散射等因素）；

④晶格對(duì)稱(chēng)性比較低（為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)或四方亞穩(wěn)的閃鋅礦結(jié)構(gòu)），具有很強(qiáng)的壓電性（非中心對(duì)稱(chēng)所致）和鐵電性（沿六方c軸自發(fā)極化）：在異質(zhì)結(jié)界面附近產(chǎn)生很強(qiáng)的壓電極化（極化電場(chǎng)達(dá)2MV/cm）和自發(fā)極化（極化電場(chǎng)達(dá)3MV/cm），感生出極高密度的界面電荷，強(qiáng)烈調(diào)制了異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了對(duì)2-DEG的二維空間限制，從而提高了2-DEG的面密度（在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中可達(dá)到1013/cm2，這比AlGaAs/GaAs異質(zhì)結(jié)中的高一個(gè)數(shù)量級(jí)），這對(duì)器件工作很有意義。

由于氮化鎵技術(shù)在低功耗、小尺寸等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，氮化鎵技術(shù)在功率器件市場(chǎng)大受歡迎。GaN 就是這樣一種創(chuàng)新，通過(guò)最大限度地降低電力轉(zhuǎn)換方面的功率損耗，它必將提高我們的能源使用效率。

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