作者zxcvxx (zxcvxx)
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标题[新闻] 氧化镓Ga2O3比起GaN还具发展潜力
时间Mon Mar 29 17:02:08 2021
氧化镓Ga2O3比起GaN还具发展潜力
https://bit.ly/39leDZq
氧化镓Ga2O3也是第三代半导体之一，比起GaN还具发展潜力。
在2002年5月，Lester F. Eastman和Umesh K. Mishra在IEEE Spectrum曾提出了当时功率
半导体领域一项长期发展的技术：氮化镓（GaN）的论据。他们对GaN在当时新生的宽频无
线网路、雷达以及用於电网的电源开关应用中之前景表示相当乐观。并将GaN器件称为“
迄今为止最坚固的电晶体”。
如今，GaN已成为固态射频功率应用领域无可争议的冠军，它也已经出现在雷达、5G无线
领域，并很快将在电动车中使用的功率逆变器中普及。现在，人们甚至可以随意购买基於
GaN器件设计的USB充电器，在其紧凑的尺寸中，提供了显着的高功率水准。
不过，随着透明的导电氧化物──氧化镓（Ga2O3）出现，这让这一情况变得可能。凭藉
着氧化镓Ga2O3在接近5电子伏特的宽能隙(WBG)，领先GaN（3.4eV），也比矽（1.1eV）更
具有大幅度优势。虽然金刚石和氮化铝的能隙比较大，但它们不具有氧化镓的特性，那就
是可以制造出廉价但功能强大的器件。
简单来说，仅仅只有材料具有宽带隙是不够的，例如：所有电介质和陶瓷都拥有更大宽带
隙，但是其只能用作绝缘体。但是氧化镓具有独特的品质组合，使其有用，可作为功率开
关和RF电子设备的材料候选人。
在对半导体至关重要的五个特性中，高临界电场强度是β-氧化镓的最大优势。这有助於
打造出高压开关，也可能意味着可设计出功能强大的RF设备。但是，β-氧化镓的最大缺
点是导热系数低，这意味着热量可能会滞留在设备内部。
此外，氧化镓还有一个不错的特性，藉由掺杂（Doping）流程可以向其添加电荷载流子，
增加其导电性。氧化镓可以采用现存已建立的商业光刻和加工技术，以离子注入的标准制
程，以及在外延生长过程中沉积的杂质来添加掺杂剂。
氧化镓的另一个优点，就是在大型晶圆之结晶的氧化镓实际上非常容易制造。日本的
Novel Crystal Technology公司已经展示了150毫米的β-氧化镓晶片。
在日本资讯和通讯技术（NICT）研究所的Masataka Higashiwaki，是第一个意识到β-氧
化镓在电源开关应用中具有潜力的人。其於2012年报告，有关於首颗单结晶的β-氧化镓
电晶体後，震惊了整个功率器件领域。
尽管这些进展令人鼓舞，但氧化镓不太可能，在每种射频应用中挑战GaAs或GaN。
此外，有几个问题必须克服，首先是Ga2O3导热性不好；其次是只能使氧化镓传导电子而
不是电洞。不过，专家认为Ga2O3性能潜力仍大大超过了其问题，所以仍是值得关注的技
术。
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1F：推 dakkk: GaN 四声 03/29 17:39
2F：嘘 iosian: 光刻 03/29 18:30
3F：嘘 psychicaler: 2002年5月...早被放弃的材料 03/29 18:32
4F：嘘 setunarx: 逆变器？台湾inverter常用词不是这个吧 03/29 23:53
5F：→ setunarx: 来ptt冲流量，现在编辑真辛苦，但是用字还是要用点心啦 03/29 23:56
6F：→ setunarx: …… 03/29 23:56
7F：推 edwiin0427: 支语真多 03/30 00:46
8F：嘘 ECZEMA: 慢慢等 射频有 GaN/GaAs 卡着 功率有 GaN/SiC 卡着 幻想文 03/30 07:58
9F：嘘 ian41360: GaN制程都成熟了…去下一代吧 03/30 08:19
10F：推 murray5566: GaN成熟是哪里的笑话 光磊晶够卡死你 03/30 11:28
11F：推 henryyeh5566: 这个半官方单位一直以来都很支言支语，一堆资讯都 03/30 15:17
12F：→ henryyeh5566: 是抄对岸新闻这篇看得出来很努力在校稿了还是漏出 03/30 15:17
13F：→ henryyeh5566: 马脚www 03/30 15:17
14F：推 wanderincs: M大内行...磊晶品质有够不稳 03/31 17:18
15F：推 psychicaler: 氮化物磊晶喔，只看到薄膜结构的，别当RD残害大家 03/31 20:20