在新一代功率半导体方面,AlGaN比GaN更出色——这一研究成果是美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)与美国Avogy公司联名在“APEC 2016”上发表的。登台演讲的Robert J. Kaplar公布了用AlGaN试制的功率元件的特性。
AlGaN与GaN相比带隙更宽、绝缘破坏强度更高,有望制造出损失比GaN低的功率元件。AlGaN是GaN与AlN的混合晶体。据Kaplar介绍,从理论上讲,AlN的带隙为6.2eV、绝缘破坏强度为15.9MV/cm,超过分别为3.4eV、3.3MV/cm的GaN。因此,AlGaN与GaN相比带隙更宽、绝缘破坏强度更高。
在演讲中,Kaplar主要介绍了两种元件的特性。一是在GaN基板上制造的GaN PiN二极管。耐压为3.9kV,导通电阻仅为1.9mΩcm2。芯片尺寸为数百μm见方。
另一个是AlGaN PiN二极管。在蓝宝石基板上,用MOCVD法使Al0.3Ga0.7N生长。作为结晶缺陷之一的位错的密度为1×1019/cm2~2×1019个/cm2。漂移层厚度为4.3μm,漂移层杂质浓度为1016/cm3左右。
耐压为1.5kV,导通电阻仅为4mΩcm2。芯片尺寸为50μm见方左右。耐压kV级的AlGaN PiN二极管据称尚为世界首例。根据此次的结果推算,Al0.3Ga0.7N的绝缘破坏强度约为4MV/cm,超过了GaN的理论值。
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