Цахиурын нимгэн хавтан дээрх галлийн нитрид 4 инчийн 6 инчийн тохируулсан Si суурь Чиглэл, эсэргүүцэл ба N-төрөл/P-төрлийн сонголтууд
Онцлог шинж чанарууд
● Өргөн зурвасын зай:GaN (3.4 eV) нь уламжлалт цахиуртай харьцуулахад өндөр давтамжтай, өндөр чадалтай, өндөр температурын гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг тул цахилгаан төхөөрөмж болон RF өсгөгчүүдэд тохиромжтой.
● Тохируулж болох Si суурь чиглэл:Төхөөрөмжийн тодорхой шаардлагад нийцүүлэн <111>, <100> гэх мэт Si суурь чиглэлээс сонгоно уу.
● Тохируулсан эсэргүүцэл:Төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын тулд хагас тусгаарлагчаас эхлээд өндөр эсэргүүцэлтэй ба бага эсэргүүцэлтэй Si-ийн янз бүрийн эсэргүүцлийн сонголтуудаас сонгоно уу.
●Допинг хийх төрөл:Цахилгаан төхөөрөмж, RF транзистор эсвэл LED-ийн шаардлагыг хангахын тулд N хэлбэрийн эсвэл P хэлбэрийн допинг хэлбэрээр авах боломжтой.
●Өндөр эвдрэлийн хүчдэл:GaN-on-Si ваферууд нь өндөр хүчдэлийн эвдрэлийн хүчдэлтэй (1200В хүртэл) тул өндөр хүчдэлийн хэрэглээг зохицуулах боломжийг олгодог.
●Илүү хурдан шилжих хурд:GaN нь цахиураас илүү электрон хөдөлгөөнтэй, шилжих алдагдал багатай тул GaN-on-Si вафлиг өндөр хурдны хэлхээнд тохиромжтой болгодог.
●Сайжруулсан дулааны гүйцэтгэл:Цахиурын дулаан дамжуулалт бага боловч GaN-on-Si нь уламжлалт цахиурын төхөөрөмжүүдээс илүү сайн дулаан ялгаруулалттай, илүү сайн дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг хэвээр байна.
Техникийн үзүүлэлтүүд
| Параметр | Үнэ цэнэ |
| Вафлийн хэмжээ | 4 инч, 6 инч |
| Si субстратын чиглэл | <111>, <100>, захиалгат |
| Si эсэргүүцэл | Өндөр эсэргүүцэлтэй, Хагас тусгаарлагчтай, Бага эсэргүүцэлтэй |
| Допингийн төрөл | N-төрөл, P-төрөл |
| GaN давхаргын зузаан | 100 нм – 5000 нм (тохируулж болно) |
| AlGaN саадны давхарга | 24% – 28% Al (ердийн 10-20 нм) |
| Эвдрэлийн хүчдэл | 600В – 1200В |
| Электрон хөдөлгөөн | 2000 см²/V·с |
| Шилжүүлэлтийн давтамж | 18 GHz хүртэл |
| Ваферын гадаргуугийн барзгар байдал | RMS ~0.25 нм (AFM) |
| GaN хуудасны эсэргүүцэл | 437.9 Ω·см² |
| Нийт ваферын гажуудал | < 25 µm (хамгийн ихдээ) |
| Дулаан дамжуулалт | 1.3 – 2.1 Вт/см·К |
Аппликейшнүүд
Цахилгаан электроникGaN-on-Si нь сэргээгдэх эрчим хүчний систем, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) болон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид ашиглагддаг цахилгаан өсгөгч, хөрвүүлэгч, инвертер зэрэг цахилгаан электроникуудад тохиромжтой. Түүний өндөр эвдрэлийн хүчдэл болон бага эсэргүүцэл нь өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд ч гэсэн цахилгааныг үр ашигтай хувиргах боломжийг олгодог.
RF болон богино долгионы харилцаа холбооGaN-on-Si ваферууд нь өндөр давтамжийн чадавхийг санал болгодог тул RF цахилгаан өсгөгч, хиймэл дагуулын холбоо, радарын систем, 5G технологид төгс тохирно. Илүү өндөр шилжих хурдтай бөгөөд өндөр давтамжтай ажиллах чадвартай (... хүртэл)18 GHz), GaN төхөөрөмжүүд нь эдгээр програмуудад илүү сайн гүйцэтгэлийг санал болгодог.
Автомашины электроникGaN-on-Si нь автомашины цахилгаан системд ашиглагддаг, үүндСамбар дээрх цэнэглэгч (OBC)мөнDC-DC хөрвүүлэгч. Өндөр температурт ажиллах, өндөр хүчдэлийн түвшинг тэсвэрлэх чадвар нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
LED болон оптоэлектроникGaN нь сонгох материал юм цэнхэр ба цагаан LED гэрэлGaN-on-Si хавтангуудыг өндөр үр ашигтай LED гэрэлтүүлгийн систем үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд гэрэлтүүлэг, дэлгэцийн технологи, оптик холбооны салбарт маш сайн гүйцэтгэл үзүүлдэг.
Асуулт ба Хариулт
А1: Цахим төхөөрөмжүүдэд цахиураас илүү GaN-ийн давуу тал юу вэ?
А1:GaN нь дараахтайилүү өргөн зурвасын зай (3.4 эВ)цахиураас (1.1 эВ) илүү өндөр хүчдэл болон температурыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог. Энэ шинж чанар нь GaN-д өндөр чадлын програмуудыг илүү үр ашигтайгаар зохицуулах боломжийг олгож, цахилгаан алдагдлыг бууруулж, системийн гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлдэг. GaN нь мөн RF өсгөгч болон цахилгаан хувиргагч зэрэг өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдэд чухал ач холбогдолтой илүү хурдан шилжих хурдыг санал болгодог.
А2: Би Si субстратын чиглэлийг өөрийн хэрэглээнд тохируулан өөрчилж болох уу?
А2:Тийм ээ, бид санал болгож байнаТохируулж болох Si субстратын чиглэлгэх мэт<111>, <100>, болон таны төхөөрөмжийн шаардлагаас хамааран бусад чиглэлүүд. Si суурь материалын чиглэл нь цахилгаан шинж чанар, дулааны шинж чанар, механик тогтвортой байдал зэрэг төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
А3: GaN-on-Si вафлийг өндөр давтамжийн хэрэглээнд ашиглахын давуу талууд юу вэ?
А3:GaN-on-Si вафли нь илүү сайн чанарыг санал болгодогхурд солих, цахиуртай харьцуулахад өндөр давтамжтайгаар илүү хурдан ажиллах боломжийг олгодог. Энэ нь тэдгээрийг хамгийн тохиромжтой болгодогRFмөнбогино долгионыпрограмууд, түүнчлэн өндөр давтамжтайцахилгаан төхөөрөмжүүдгэх мэтHEMT-үүд(Өндөр электрон хөдөлгөөнт транзисторууд) болонRF өсгөгчGaN-ийн электрон хөдөлгөөн өндөр байх нь шилжүүлэлтийн алдагдал багасч, үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.
А4: GaN-on-Si вафлид ямар допинг хийх сонголтууд байдаг вэ?
А4:Бид хоёуланг нь санал болгодогN-төрөлмөнP-төрөлянз бүрийн төрлийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг допингийн сонголтууд.N хэлбэрийн допингхамгийн тохиромжтойцахилгаан транзисторуудмөнRF өсгөгч, харинP хэлбэрийн допингихэвчлэн LED гэх мэт оптоэлектрон төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг.
Дүгнэлт
Бидний захиалгаар хийсэн цахиур дээрх галлийн нитрид (GaN-on-Si) вафли нь өндөр давтамжтай, өндөр хүчин чадалтай, өндөр температурт ашиглахад тохиромжтой шийдлийг өгдөг. Тохируулж болох Si суурь чиглэл, эсэргүүцэл, N-төрөл/P-төрлийн хольцтой эдгээр вафли нь цахилгаан электроник, автомашины системээс эхлээд RF харилцаа холбоо, LED технологи хүртэлх салбарын тодорхой хэрэгцээг хангахад зориулагдсан. GaN-ийн давуу тал болон цахиурын өргөтгөх чадварыг ашиглан эдгээр вафли нь дараагийн үеийн төхөөрөмжүүдийн сайжруулсан гүйцэтгэл, үр ашиг, ирээдүйд тэсвэртэй байдлыг санал болгодог.
Дэлгэрэнгүй диаграмм
