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氧化镓:新一代半导体材料的代表

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浏览:- 发布日期:2022-08-09 11:12:23【

导语:以前的文章我们介绍过很多种半导体材料,比如碳化硅,比如蓝宝石,比如硫化锌,比如石英、微晶等。接下来,我们将用两篇文章来介绍半导体材料界的“新星”——氧化镓。

氧化镓晶体

-氧化镓晶体-

在后摩尔时代,具有先天性能优势的宽禁带半导体材料脱颖而出,以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体,凭借其大幅降低电力传输中能源消耗的显著优势,在功率器件和射频器件领域大放异彩,成为全球半导体行业的研究焦点。

氧化镓是一种新型超宽禁带半导体材料,研究证明,与碳化硅、氮化镓相比,氧化镓的禁带宽度达到了4.9eV,高于碳化硅的3.25eV和氮化镓的3.4eV,确保了其抗辐照和抗高温能力,可以在超低温、强辐射等极端环境下保持稳定的性质。而其高击穿场强的特性则确保了制备的氧化镓器件可以在超高电压下使用,有利于提高载流子收集效率。

也就是说,以氧化镓材料制作的功率器件,比碳化硅和氮化镓所制成的产品,更加耐热且高效、成本更低、应用范围更广。业内普遍认为:氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表,是半导体材料界一颗冉冉升起的新星。

氧化镓应用前景被广泛看好

以氧化镓为基础材料的功率器件具有更高的击穿电压与更低的导通电阻,从而拥有更低的导通损耗和更高的功率转换效率,在功率电子器件方面具有极大的应用潜力。

而在日盲紫外探测方面,氧化镓具有独特的优势,可以利用这点制作光电子器件,如制作对紫外区域、波长短、禁带宽等有需求的日盲光电器件。

氧化镓作为一种新兴的超宽带隙导体,拥有4.9~5.3eV的超大带隙(SiC和GaN的带隙为3.3eV,硅则仅有1.1eV),让这种新材料拥有更高的功率特性以及深紫外光电特性,同时这种材料又具有很好的热稳定性,因此有望基于氧化镓材料开发出小型化、高效、耐热性优良的超大功率晶体管。

有专家大胆预测,氧化镓比起以往的电子元件更有效率,在晶圆价格方面也比碳化硅等更为低廉。2030年氧化镓功率半导体市场规模将达15亿美元。

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