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氮化鎵(GAN)有什么優(yōu)越性
GaN材料的研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn),是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體材料。上次金譽(yù)半導(dǎo)體帶大家了解了它的基礎(chǔ)特性:氮化鎵(GAN)具有寬的直接帶隙、強(qiáng)的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好(幾乎不被任何酸腐蝕)等性質(zhì)和強(qiáng)的抗輻照能力,在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著廣闊的前景。
今天就來了解一下,氮化鎵(GAN)在應(yīng)用過程中具有那些性能特點(diǎn)?
氮化鎵(GAN)的性能特點(diǎn)
高性能:這一點(diǎn)金譽(yù)半導(dǎo)體在上一篇有講過,氮化鎵(GAN)的高性能主要包括高輸出功率、高功率密度、高工作帶寬、高效率、體積小、重量輕等。目前第一代和第二代半導(dǎo)體材料在輸出功率方面已經(jīng)達(dá)到了極限,而氮化鎵(GAN)半導(dǎo)體由于在熱穩(wěn)定性能方面的優(yōu)勢,很容易就實(shí)現(xiàn)高工作脈寬和高工作比,將天線單元級的發(fā)射功率提高10倍。
低成本:GaN半導(dǎo)體的應(yīng)用,能夠有效改善發(fā)射天線的設(shè)計(jì),減少發(fā)射組件的數(shù)目和放大器的級數(shù)等,有效降低成本。目前氮化鎵(GAN)已經(jīng)開始取代GaAs作為新型雷達(dá)和干擾機(jī)的T/R(收/發(fā))模塊電子器件材料。美軍下一代的AMDR(固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá))便采用了氮化鎵(GAN)半導(dǎo)體。
并且,氮化鎵禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強(qiáng)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越性質(zhì),使得它成為迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系,并可以成為制備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。
高可靠性:一般情況下,功率器件的壽命與其溫度密切相關(guān),溫結(jié)越高,壽命越低。氮化鎵(GAN)材料具有高溫結(jié)和高熱傳導(dǎo)率等特性,極大地提高了器件在不同溫度下的適應(yīng)性和可靠性。而且,氮化鎵(GAN)器件可以用在650°C以上的軍用裝備中。
氮化鎵(GAN)較寬的禁帶寬度(3.4eV) 及藍(lán)寶石等材料作襯底,散熱性能好,有利于器件在大功率條件下工作。隨著對Ⅲ族氮化物材料和器件研究與開發(fā)工作的不斷深入,GaInN超高度藍(lán)光、綠光LED技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化,現(xiàn)在世界各大公司和研究機(jī)構(gòu)都紛紛投入巨資加入到開發(fā)藍(lán)光LED的競爭行列。
由于它的優(yōu)異特性,氮化鎵(GAN)與SIC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起,被譽(yù)為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。