datasheet

郝跃院士:宽禁带与超宽禁带半导体器件新进展

2018-10-16来源: EEWORLD 关键字:郝跃  宽禁带  超宽禁带

日前,在纪念集成电路发明60周年学术会议上,中科院院士、国家自然科学基金委员会信息科学部主任、西安电子科技大学教授郝跃院士做了题为《宽禁带超宽禁带半导体器件新进展》的报告。郝跃院士详细讲解了第三代半导体材料的优势。




郝跃院士首先援引了凯文凯利最新力作《科技想要什么》中所提到的,“目前芯片商的晶体管数目已经足以执行人类想要的功能,只是我们不知道要怎么做。”,第二句则是“摩尔定律不变的曲线有助于把金钱和智力集中到一个非常具体的目标上,也就是不违背定律。工业街的每个人都明白,如果跟不上曲线,就会落后,这就是一种自驱动前进。”

如果摩尔定律不再奏效,或者传统硅技术无法满足某些需求之时该怎么办?这时候就需要在材料上下功夫。实际上学术界和产业界也一直在找寻新的半导体材料。第一代硅锗工艺20世纪50年代就诞生了,之后磷化铟和砷化镓工艺在80年代诞生,如今第三代宽禁带与超宽禁带半导体越来越得到重视,其中宽禁带半导体商用化程度越来越高,包括氮化镓、碳化硅等,而超宽禁带半导体包括金刚石、氧化镓和氮化铝等研究也有了进展。

郝跃院士表示,对于器件来说,既希望有低导通电阻同时又希望有高击穿电压,但这永远是矛盾体,所以需要靠材料创新来解决导通电阻和击穿电压关系。



郝跃院士表示,宽禁带半导体具有高温、高压、高电流、低导通电阻以及高开关频率等特性,可广泛应用在高压、高频、高温以及高可靠性等领域。

郝跃院士表示,氮化物材料体系总的发展态势非常良好,首先在光电LED领域已经取得了巨大成功;微波电子器件领域开始得到了广泛应用,尤其是在移动通信领域和国防领域(雷达、电子对抗、卫星通信等。)

一、高频氮化物器件



如图所示,AiN/GaN的源漏对称,频率均可到400GHz以上,因此非常适合THz研究。

郝跃院士介绍了西电320GHz毫米波器件,利用高界面质量的凹槽半悬空栅技术,器件的fmax达320GHz,在输出功率密度一定的情况下,功率附加效率在30GHz频率下为目前国际GaN基HEMT中最高值。



二、氮化物电力电子器件

由于氮化物具有高耐压及低损耗等特点,已经被电力电子应用关注。郝跃院士等人发表在2018 IEEE EDL上的一个新结构GaN肖特基微波功率二极管,具有目前最好的BV Ron,sp,更靠近GaN Baliga理论曲线。


三、硅基氮化镓

硅基氮化镓兼具硅的低成本效应以及氮化镓的高频高功率特性。



全球氮化镓相关公司情况一览



如图所示,硅基氮化镓的未来有两条路,一条是高功率的模块化产品,一条是SoC化,集成更多被动元件、射频驱动等。

超宽禁带半导体电子器件

而对于性能更高的诸如金刚石、氧化镓等器件来说,学术界也在进一步探讨。

郝跃院士介绍道,单晶金刚石材料生长目前已经可以实现在单个衬底上生成12mm*11mm*1.5mm的稳定单晶金刚石,结晶质量达到元素六电子级单晶产品水平,生长速度大渔20μm/h。

郝跃院士表示,金刚石由于原子密度大,掺杂和导电比较困难,所以注意依靠“氢终端表面电导”制备场效应管,不过表面电导存在迁移率低、方阻大等问题,同时也不够稳定,导电随环境、湿度、温度变化,对酸碱环境都比较敏感。

但是,金刚石的特性非常之好,在氢终端金刚石场效应管的栅极下方引入具有转移掺杂作用的介质MoO3,RON降低到同等栅长MOSFET器件的1/3,跨导提高约3倍。



对于氧化镓来说,郝跃院士等人在IEEE Electron Device Letters,2018上发表的带场板结构的氧化镓SBD,首次实现BV>3kV,高开关比10e8-10e9,SBD势垒高度1.11eV和理想因子1.25。



最后,郝跃院士用基尔比发明集成电路和获得诺贝尔奖时候的照片进行对比,并希望学术界和产业界都抓紧现在的机遇,努力前行。“目前宽禁带半导体上,国外公司比如CREE等,已经开发出15000V的IGBT,而在SiC和IGBT方面,国内已有了一定的发展,但相对还是缓慢。”郝跃院士说道。

关键字:郝跃  宽禁带  超宽禁带

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2018/ic-news101627053.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:博通190亿美元收购CA进入实质性阶段
下一篇:最后一页

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

Semiconductor Today报道西电郝跃院士团队研究新进展

西安电子科技大学微电子学院郝跃院士研究团队在AlGaN沟道HEMT器件研究领域取得重要进展,相关研究成果发表在IEEE Electron Device Letters上。近日,该成果被国际著名半导体行业杂志Semiconductor Today专题报道。该论文的第一作者是西电博士研究生肖明,导师为张进成教授。论文的唯一署名单位为西安电子科技大学。氮化物宽禁带半导体在微波功率器件和电力电子器件方面已经展现出巨大的应用前景,而AlGaN沟道HEMT器件是一种适宜更高电压应用的新型氮化物电力电子器件。但是,材料结晶质量差和电学性能低,是限制AlGaN沟道HEMT器件性能提升和应用的关键瓶颈难题。为此,团队提出并实现了一种具有三层
发表于 2018-07-24
Semiconductor Today报道西电郝跃院士团队研究新进展

如何发展中国宽禁带功率半导体产业?专家如何支招

宽禁带功率半导体的研发与应用日益受到重视,其中碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)以高效的光电转化能力、优良的高频功率特性、高温性能稳定和低能量损耗等优势,成为支撑信息、能源、交通、先进制造、国防等领域发展的重点新材料。推动中国宽禁带功率半导体产业,成为发展建设绿色节能社会与智能制造的关键一环。近日,由张家港市政府与中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟主办的《中国宽禁带功率半导体发展路线图》(以下简称《路线图》)终审会召开。这项工作的开展将为我国政府部门、产业从业者、各方资本提供一份完整的宽禁带半导体技术和产业发展路线图,作为决策的重要依据。对于推进我国宽禁带功率半导体产业有着重大的意义和深远影响。应用需求驱动,展现良好发展前景
发表于 2018-08-06

总投资60亿 英诺赛科宽禁带半导体项目落户吴江

近日,英诺赛科宽禁带半导体项目在苏州市吴江区举行开工仪式。据悉,该项目总投资60亿,占地368亩,建成后将成为世界一流的集研发、设计、外延生产、芯片制造、分装测试等于一体的第三代半导体全产业链研发生产平台,填补我国高端半导体器件的产业空白。据介绍,英诺赛科由海归创业团队创立,专注于宽禁带半导体技术研发与产业化的高科技企业,掌握多项核心专利技术。2017年年底,英诺赛科在珠海成功建设完成了我国首条八英寸硅基氮化镓量产线,实现了历史性的突破,填补了我国在这一领域的空白。开工仪式上,吴江区副区长、汾湖高新区党工委副书记、管委会主任吴琦表示,英诺赛科苏州半导体项目的建设,将有助于相关上下游企业向吴江集聚靠拢,形成产业集群效应,将汾湖高新区
发表于 2018-06-26

为第三代半导体产业加码,广东成立首个制造业创新中心

近日,广东省“宽禁带半导体材料、功率器件及应用技术创新中心”在松山湖成立,该创新中心由广东省科技厅、东莞市政府支持及引导,易事特、中镓半导体、天域半导体、松山湖控股集团、广东风华高科股份有限公司多家行业内知名企业共同出资发起设立。集微网消息(文/小北)近日,广东省首个第三代半导体制造业创新中心“宽禁带半导体材料、功率器件及应用技术创新中心”正式在松山湖成立。该创新中心成立后,将依托国家第三代半导体南方基地建设承担单位东莞南方半导体科技公司为平台。据了解,该创新中心由广东省科技厅、东莞市政府支持及引导,易事特、中镓半导体、天域半导体、松山湖控股集团、广东风华高科股份有限公司多家行业内知名企业共同出资发起设立。其中,易事特起到了牵头
发表于 2018-06-11

从1998年至2018年宽禁带半导体材料研究报告

  宽禁带半导体材料也被称为第三代半导体材料(一代和二代分别为硅、锗),其带隙大于或等于2.3 eV。宽禁带半导体材料一般具有电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好等特点,受到了研究者广泛研究。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。    传统的宽禁带半导体有SiC、GaN、ZnO和Ga2O3等,以及其他II-VI组化合物材料。这类宽禁带材料具有短波吸收、高击穿电压等特点,因此在发光二极管(LEDs)与激光二极管(LDs)领域具有巨大的应用前景。此外,随着近些年太阳能电池(SCs)的迅猛发展,宽禁带半导体材料开始在太阳能电池领域发挥重要作用。比如研究者开发了许多宽禁带有机聚合物半导体材料广泛应用
发表于 2018-04-26
从1998年至2018年宽禁带半导体材料研究报告

一种GaN宽禁带功率放大器的设计

  半导体功率器件按材料划分大体经历了三个阶段。第一代半导体功率器件以Si双极型功率晶体管为主要代表,主要应用在S波段及以下波段中。Si双极型功率晶体管在L波段脉冲输出功率可以达到数百瓦量级,而在S波段脉冲功率则接近200W。第二代半导体功率器件以GaAs场效晶体管为代表,其最高工作频率可以达到30~100 GHz。GaAs场效应晶体管在C波段最高可输出功率接近100W,而在X波段则可达到25 W。第三代半导体功率器件以SiC场效应晶体管和GaN高电子迁移率晶体管为主要代表。同第一代、第二代半导体材料相比,SiC和GaN半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及抗辐射能力强等优点,特别适合应用于高频、高功率、抗辐射
发表于 2013-07-10
一种GaN宽禁带功率放大器的设计

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 市场动态 半导体生产 材料技术 封装测试 工艺设备 光伏产业 平板显示 电子设计 电子制造 视频教程

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved