利用氬离子植入 氮化鎵元件崩溃电压大突破

2011-02-12 11:23:56来源: 电子工程专辑

    氮化鎵(Gallium nitride, GaN)被视為製作高功率电子元件的新一代材料,但到目前為止该材料都受到约略高於250V的崩溃电压(breakdown)所苦;美国北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员表示,他们已经找到一种方法可将氮化鎵元件崩溃电压提升至1,650V,并因此可让其功率承受能力(power handling)提升十倍。

    具备高功率承受能力的氮化鎵元件将可适用许多新兴领域,包括智慧电网(smart-grid)与电动车。北卡罗莱纳州立大学教授Jay Baliga表示,他们是沿着氮化鎵元件的终端电极(termination electrode)植入中性物种(neutral species)──氬(argon),其电场(electrical fields)就会被散佈开来,并因此避免崩溃电压过早发生(参考下图)。Baliga是与该校博士候选人Merve Ozbek合作进行以上研究。
    植入氬的氮化鎵元件

    研究人员透过在氮化鎵元件的终端电极进行离子植入(绿色部分),将该类元件的崩溃电压从300V提升至1,650V


    “高压功率元件的最大问题,是其边缘会过早出现崩溃电压;我们為氮化鎵元件开发出一种新的平面式(planar)边缘终端电极技术,利用氬离子植入在元件边缘製作一片薄薄的非晶层,达到近乎理想化的平面化平行崩溃电压。」Ozbek表示:「植入物在二极体元件边缘的表面形成了薄薄的高电阻区域,有助於分散元件边缘表面的电位(potential),并降低电场。”

    研究人员是以氮化鎵製作萧特基二极体来测试新研发的技术,并将其崩溃电压成功地提升到1,650V、近乎原来的七倍;因此也让该氮化鎵元件的电阻绿降低了100倍,让其功率承受能力增强了十倍。

关键字:氮化鎵  高功率电子元件  崩溃电压  材料  GaN

编辑:赵思潇 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2011/0212/article_5641.html
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