Цахиур хавтан дээрх галлийн нитрид 4 инчийн 6 инчийн Si субстратын чиг баримжаа, эсэргүүцэл ба N-төрөл/P төрлийн сонголтууд
Онцлогууд
● Өргөн зурвасын зай:GaN (3.4 eV) нь уламжлалт цахиуртай харьцуулахад өндөр давтамж, өндөр чадал, өндөр температурын гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулж, цахилгаан төхөөрөмж болон RF өсгөгчийг ашиглахад тохиромжтой.
●Өөрчлөх боломжтой Si субстратын чиглэл:Төхөөрөмжийн тодорхой шаардлагад нийцүүлэхийн тулд <111>, <100> болон бусад Si субстратын өөр өөр чиглэлээс сонгоно уу.
●Өөрчлөгдсөн эсэргүүцэл:Төхөөрөмжийн ажиллагааг оновчтой болгохын тулд хагас тусгаарлагчаас өндөр эсэргүүцэлтэй, бага эсэргүүцэлтэй хүртэл Si-ийн эсэргүүцлийн янз бүрийн сонголтуудаас сонго.
●Допингийн төрөл:Эрчим хүчний төхөөрөмж, RF транзистор эсвэл LED-ийн шаардлагад нийцүүлэн N төрлийн эсвэл P төрлийн допинг хийх боломжтой.
●Өндөр эвдрэлийн хүчдэл:GaN-on-Si хавтан нь эвдрэлийн өндөр хүчдэлтэй (1200В хүртэл) бөгөөд өндөр хүчдэлийн хэрэглээг зохицуулах боломжийг олгодог.
●Илүү хурдан шилжих хурд:GaN нь цахиуртай харьцуулахад электроны хөдөлгөөн ихтэй, сэлгэн залгах алдагдал багатай тул GaN-on-Si хавтан нь өндөр хурдны хэлхээнд тохиромжтой.
●Сайжруулсан дулааны гүйцэтгэл:Цахиурын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр бага хэдий ч GaN-on-Si нь уламжлалт цахиурын төхөөрөмжөөс илүү дулаан дамжуулалттай, дулааны тогтвортой байдлыг хангасаар байна.
Техникийн үзүүлэлтүүд
| Параметр | Үнэ цэнэ |
| Өрөөний хэмжээ | 4 инч, 6 инч |
| Si субстратын чиг баримжаа | <111>, <100>, захиалгат |
| Эсэргүүцэл | Өндөр эсэргүүцэлтэй, хагас тусгаарлагчтай, бага эсэргүүцэлтэй |
| Допингийн төрөл | N-төрөл, P-төрөл |
| GaN давхаргын зузаан | 100 нм – 5000 нм (өөрчлөх боломжтой) |
| AlGaN саадны давхарга | 24% - 28% Al (ердийн 10-20 нм) |
| Эвдрэлийн хүчдэл | 600-1200 В |
| Электрон хөдөлгөөн | 2000 см²/В·с |
| Шилжүүлэгч давтамж | 18 GHz хүртэл |
| Ваферын гадаргуугийн тэгш бус байдал | RMS ~0.25 нм (AFM) |
| GaN хуудасны эсэргүүцэл | 437.9 Ом·см² |
| Нийт Wafer Warp | < 25 микрон (хамгийн их) |
| Дулаан дамжуулалт | 1.3 – 2.1 Вт/см·К |
Хэрэглээ
Эрчим хүчний электроник: GaN-on-Si нь сэргээгдэх эрчим хүчний систем, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) болон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид ашиглагддаг цахилгаан өсгөгч, хөрвүүлэгч, инвертер зэрэг цахилгаан эрчим хүчний электрон хэрэгсэлд тохиромжтой. Түүний эвдрэлийн өндөр хүчдэл, бага эсэргүүцэл нь өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд ч гэсэн эрчим хүчний үр ашигтай хувиргалтыг баталгаажуулдаг.
RF ба богино долгионы харилцаа холбоо: GaN-on-Si өргүүр нь өндөр давтамжийн чадамжийг санал болгодог тул RF-ийн цахилгаан өсгөгч, хиймэл дагуулын холбоо, радарын систем, 5G технологид төгс төгөлдөр болгодог. Илүү өндөр шилжих хурдтай, илүү өндөр давтамжтай ажиллах чадвартай (хүртэл18 GHz), GaN төхөөрөмжүүд нь эдгээр програмуудад дээд зэргийн гүйцэтгэлийг санал болгодог.
Автомашины электроник: GaN-on-Si нь автомашины эрчим хүчний системд ашиглагддаг, үүндсамбар дээрх цэнэглэгч (OBCs)болонDC-DC хувиргагч. Өндөр температурт ажиллах, өндөр хүчдэлийн түвшинг тэсвэрлэх чадвар нь хүчирхэг эрчим хүчний хувиргалтыг шаарддаг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээнд тохиромжтой.
LED ба оптоэлектроник: GaN бол сонгох материал юм цэнхэр, цагаан LED. GaN-on-Si хавтангуудыг өндөр үр ашигтай LED гэрэлтүүлгийн системийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд гэрэлтүүлэг, дэлгэцийн технологи, оптик харилцаа холбоо зэрэгт маш сайн гүйцэтгэлийг хангадаг.
Асуулт хариулт
Асуулт 1: Цахиураас GaN нь электрон төхөөрөмжид ямар давуу талтай вэ?
А1:GaN нь байнаилүү өргөн зурвасын зай (3.4 eV)цахиураас (1.1 эВ) илүү өндөр хүчдэл, температурыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог. Энэ өмч нь GaN-д өндөр хүчин чадалтай програмуудыг илүү үр ашигтайгаар зохицуулах боломжийг олгож, эрчим хүчний алдагдлыг бууруулж, системийн гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлдэг. GaN нь RF өсгөгч, цахилгаан хувиргагч зэрэг өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдэд чухал ач холбогдолтой илүү хурдан шилжих хурдыг санал болгодог.
Асуулт 2: Би өөрийн хэрэглээний Si субстратын чиглэлийг өөрчилж болох уу?
А2:Тийм ээ, бид санал болгож байнаөөрчлөх боломжтой Si субстратын чиг баримжаагэх мэт<111>, <100>, болон бусад чиг баримжаа нь таны төхөөрөмжийн шаардлагаас хамаарна. Si субстратын чиг баримжаа нь цахилгаан шинж чанар, дулааны шинж чанар, механик тогтвортой байдал зэрэг төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
Асуулт 3: Өндөр давтамжийн хэрэглээнд GaN-on-Si өргүүр ашиглах нь ямар давуу талтай вэ?
А3:GaN-on-Si өрмөнцөр дээд зэргийн санал болгож байнашилжих хурд, цахиуртай харьцуулахад өндөр давтамжтайгаар илүү хурдан ажиллах боломжийг олгодог. Энэ нь тэднийг хамгийн тохиромжтой болгодогRFболонбогино долгионыпрограмууд, түүнчлэн өндөр давтамжийнцахилгаан төхөөрөмжүүдгэх мэтHEMTs(Өндөр электрон хөдөлгөөнт транзисторууд) баRF өсгөгч. GaN-ийн электрон хөдөлгөөний өндөр чанар нь шилжүүлгийн алдагдлыг бууруулж, үр ашгийг дээшлүүлдэг.
Асуулт 4: GaN-on-Si вафельд ямар допингийн сонголтууд байдаг вэ?
А4:Бид хоёуланг нь санал болгож байнаN төрлийнболонP төрлийнянз бүрийн төрлийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг допингийн сонголтууд.N төрлийн допингхувьд тохиромжтойцахилгаан транзисторуудболонRF өсгөгч, байхадP төрлийн допингихэвчлэн LED гэх мэт оптоэлектроник төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг.
Дүгнэлт
Цахиур (GaN-on-Si) хавтан дээрх галлиум нитрид нь өндөр давтамж, өндөр хүчин чадал, өндөр температурт хэрэглэхэд тохиромжтой шийдэл юм. Өөрчлөн тохируулж болох Si субстратын чиг баримжаа, эсэргүүцэл, N-type/P-type допинг бүхий эдгээр вафель нь цахилгаан электроник, автомашины системээс эхлээд RF холбоо, LED технологи хүртэлх салбаруудын онцлог хэрэгцээг хангахад зориулагдсан. GaN-ийн дээд зэргийн шинж чанар, цахиурын өргөтгөх чадварыг ашиглан эдгээр хавтан нь дараагийн үеийн төхөөрөмжүүдэд илүү сайн гүйцэтгэл, үр ашиг, ирээдүйг хамгаалах боломжийг олгодог.
Нарийвчилсан диаграмм
