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台湾团队研发出革命性半导体材料 新磊晶成长方式制出厚度不足300nm材料

来源:材料科学与工程微信公众号|

发表时间:2019-07-08

点击:10660

文章来源:自由时报


来自台湾的陈志泰博士为全球半导体材料带来革命性突破,研究团队以独特的磊晶技术,制造氮化镓成长于碳化硅基板这项材料,缺陷比传统方式减少100到1000倍、总磊晶层厚度薄20倍,可承受电压可达1500伏特以上,研究除了登上国际期刊Applied Physics Letters,他与瑞典教授共同创办的半导体材料公司SweGaN AB,今年被瑞典媒体评选为瑞典33大最具潜力新创公司。


传统硅晶半导体因为发展局限面临瓶颈,学界和产业界不断寻找下一代的半导体材料替代,陈志泰表示,团队突破传统磊晶技术,寻找到温度、压力和化合物比例的特殊最佳配方,让全世界看到新的可能性,将能用来制作高频高功率电子元件,主要应用于太空与国防等领域,更是未来电动车和5G网路基地台的关键性材料。


陈志泰指出,传统磊晶技术因为异质磊晶结构的晶格不匹配,不同分子间大小差异造成错位,而使材料产生缺陷,传统方式试图加入了很多缓冲层来减少缺陷,因此厚度通常在2000奈米到6000奈米,但是厚度越厚,电阻越大,产生的热就会越多,造成散热较差,而且因为结构缺陷密度高,电压只能承载到650伏特。


陈志泰团队克服许多限制找到新的磊晶成长方式,他指出,团队研发出来的方法,可以有效抑制结构缺陷发生,缺陷比传统的少100到1000倍,几乎完美的缓冲层,让材料厚度只有不到300奈米,比传统方式薄20倍,承载电压可以达到1500伏特以上。


陈志泰说,在碳化硅和氮化镓的合成材料中,他们是全球第一个能把材料做到这么薄,同时结合碳化硅和氮化镓的优势,氮化镓具有很高的电子迁移率,碳化硅则有很好的临界电场且散热好,合成的材料同时能承受高电流与高电压,电压可以涵盖目前任何应用,电流比第二代半导体砷化镓高5倍以上。


研究磊晶技术已经长达15年的陈志泰说,他原本在台湾的台大凝态中心与中央研究院原子与分子研究所,由陈贵贤博士与林丽琼博士领导的实验室进行磊晶技术研究,因为看中瑞典应用面的研究,所以2009年到瑞典林雪平大学(Linköping University) 深造,5年前与教授Erik Janzén和Olof Kordina一同创办公司SweGaN AB。未来希望跟台湾会有更密切的连结,一同与台湾半导体产业再往前突破。


本文封面图来源于图虫创意

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