日本團隊不使用銥坩堝研制出直徑約2英寸氧化鎵晶體

作者 | 發(fā)布日期 2024 年 08 月 01 日 18:00 | 分類 產(chǎn)業(yè)

作為一種新興的超寬禁帶半導(dǎo)體材料,氧化鎵具備大禁帶寬度(4.8eV)、高臨界擊穿場強(8MV/cm)和良好的導(dǎo)通特性,與碳化硅和氮化鎵相比,氧化鎵在大功率和高頻率應(yīng)用中具有優(yōu)勢,且導(dǎo)通電阻更低,損耗更小。

目前,中國、日本、韓國等國的研究機構(gòu)和團隊在氧化鎵材料的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面都取得了一定的進展。其中,廈門大學(xué)的研究團隊在氧化鎵外延生長技術(shù)和日盲光電探測器制備方面取得了重要進展,利用分子束外延技術(shù)(MBE)實現(xiàn)了高質(zhì)量、低缺陷密度的外延薄膜生長,推動了氧化鎵薄膜高質(zhì)量異質(zhì)外延的發(fā)展;中國電科46所通過改進熱場結(jié)構(gòu)和晶體生長工藝,成功制備出國內(nèi)首片高質(zhì)量氧化鎵單晶。

韓國方面,7月22日,韓國化合物半導(dǎo)體公司Siegtronics宣布,其已開發(fā)出可應(yīng)用于高速開關(guān)的氧化鎵肖特基勢壘二極管(SBD)。Siegtronics表示,其通過“開發(fā)具有低缺陷特性的高級氧化鎵外延材料和擊穿電壓為1kV或更高的功率器件技術(shù)”項目,成功研制出了韓國首個1200V級氧化鎵SBD。

日本方面,近日,由日本東北大學(xué)孵化的創(chuàng)業(yè)公司C&A的社長鐮田圭和東北大學(xué)材料研究所吉川彰教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)出了不使用貴金屬坩堝的新型晶體生長方法——冷坩堝氧化物晶體生長法(Oxide Crystal growth from Cold Crucible method,OCCC),成功地培育出了最大直徑約5cm的氧化鎵晶體。

source:scientific reports

該項目的研究人員表示,傳統(tǒng)的晶體生長方法使用貴金屬銥作為盛放坩堝,長晶成本高且制造過程中會產(chǎn)生氧缺陷。而在此次開發(fā)中,團隊以skull melting method為基礎(chǔ),通過開發(fā)C&A公司的獨創(chuàng)設(shè)備,成功地在不使用貴金屬坩堝的情況下生產(chǎn)出了高質(zhì)量的氧化鎵晶體。并且由于這種方法不涉及銥的氧化,因此在生長過程中對氣體沒有限制,熔體可以在生長氣氛中保持任意氧濃度,這有望顯著控制生長過程中晶體的氧缺陷。

氧化鎵晶體因其優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性,在電力電子器件、高功率激光器和紫外探測器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著各國在氧化鎵領(lǐng)域持續(xù)取得新進展,氧化鎵材料有望加速實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。(集邦化合物半導(dǎo)體Zac整理)

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