Si衬底GaN基功率电子材料及器件的研制

目前,采用Si上生长氮化镓(GaN)材料这一技术路线制备功率电子器件,已成为业界共识。而这一技术路线最大的挑战就是Si衬底GaN外延生长应力调控、高耐压和导通电阻稳定性控制技术。成功地制备了无裂纹、低翘曲、高导通、均一性好、耐压高的2~8英寸Si衬底GaN外延片,外延材料满足650 V功率器件要求,并在6英寸互补金属氧化物半导体(CMOS)产线上成功开发出650 V,200 mΩ的功率场效应晶体管(FET)器件。     

“高效半导体照明关键材料技术研发”重大项目取得突破

正半导体照明作为战略性新兴产业,是我国发展低碳经济、调整产业结构及绿色发展的重要途径之一。"十二五"期间,在863计划新材料技术领域,支持了"高效半导体照明关键材料技术研发"重大项目。近日,863计划新材料技术领域办公室在北京组织专家对该项目进行了验收。"高效半导体照明关键材料技术研发(一期)、(二期)"项目开展了Si和蓝宝石衬底上高光效低成本的LED外延和产业化关键技术、芯片及封装应用技术等方面的研究,研制出高质量SiC和GaN衬底、深紫外LED     

硅衬底LED芯片主要制造工艺

1993年世界上第一只GaN基蓝色LED问世以来,LED制造技术的发展令人瞩目。目前国际上商品化的GaN基LED均是在蓝宝石衬底或SiC衬底上制造的。但蓝宝石由于硬度高、导电性和导热性差等原因,对后期器件加工和应用带来很多不便,SiC同样存在硬度高且成本昂贵的不足之处,而价格相对便宜的Si衬底由于有着优良的导热导电性能和成熟的器件加工工艺等优势,     

六英寸Si基GaN功率电子材料及器件的制备与研究

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,具有优异的材料物理特性,更加适合于下一代电力电子系统对功率开关器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣工作温度的要求。为了兼容Si基CMOS工艺流程,以及考虑到大尺寸、低成本等优势,在Si衬底上进行GaN材料的异质外延及器件制备已经成为业界主要技术路线。详细介绍了在6英寸Si衬底上外延生长的AlGaN/GaN HEMT结构功率电子材料,以及基于6英寸CMOS产线制造Si基GaN功率MIS-HEMT和常关型Cascode GaN器件的相关成果。     

聚全氟乙丙烯/氮化铝高导热绝缘复合材料的研究

采用聚全氟乙丙烯(FEP)为基体,偶联处理的氮化铝(AlN)为填料,通过共混、模压等方法制备了高导热、高绝缘的FEP/AlN复合材料。结合材料导热计算模型,分析了AlN含量对材料热导率、体积电阻率、力学以及流变性能的影响。结果表明:随AlN填充量的增加,复合材料的热导率呈近线性增加,当填加AlN的质量百分率为30%时,材料的热导率可达2.22 W/(m.K),体积电阻率可达1.5×1013Ω.m,并具有较好的力学性能和流变性能。     

AlN/环氧树脂绝缘材料的制备及性能研究

以AlN为导热填料制备了高导热环氧树脂绝缘材料。根据AlN填充量、AlN表面改性方法、树脂固化温度、不同粒径AlN填充比例4个因素,设计不同水平正交试验,通过极差分析法和方差分析法,确定了AlN填充量为影响热导率的最关键因素;此外,不同粒径AlN的填充比例和树脂固化温度也是影响AlN/EP热导率的关键因素。最后,考察了以上3个关键因素对AlN/EP体积电阻率、表面电阻率和沿面闪络击穿电压的影响规律。结果表明:在低温固化、AlN填充量为60%、微米/纳米AlN按50%比例混合填充时,AlN/EP的热导率最高可达1.13 W/(m·K);AlN/EP的体积电阻率、表面电阻率和沿面闪络击穿电压均随AlN填充量和纳米AlN比例的增加而提高,在80℃以下随着固化温度的升高而逐渐降低。     

全垂直LED芯片RGB超高清显示屏方案研究

在硅衬底上通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长氮化镓外延片,经过芯片工艺加工成尺寸在4 mil×4 mil至7 mil×7 mil的蓝绿Mini LED芯片,再匹配普通或反极性红光LED芯片,可以制作全垂直结构LED芯片的超高清全彩显示屏。主要应用在户内外显示、高清娱乐、远程视频会议等场景应用。相较于当前的蓝宝石衬底的蓝绿LED芯片有节省器件空间、生产设备效率高、可靠性好、显示效果优良,可以制作间距在P1.0及以下的超高清显示屏等优点。相同尺寸的垂直结构的mini蓝绿芯片较普通蓝宝石的发光面积要大20%~40%,因蓝宝石的N电极要占用芯片发光区面积,而垂直芯片则没有此项面积损失。     

华灿光电成功研制新型蓝绿光LED芯片

武汉华灿光电有限公司的技术团队采用超晶体缓释应力等新型衬底技术，通过优化结构设计，优化分子束外延和金属有机化学气相沉积工艺，开发出具有独立知识产权的超高亮度GaN绿色发光二极管外延片，实现了GaN外延片的批量生产。一般在蓝宝石上制造的蓝绿光LED芯片，由于其单向导电，所以抗静电性能差。公司在提高器件ESD水平上投入了大量的人物力研发，     

想想看?

答案下期发表1试述发光二极管对外延材料的基本要求2试述发光二极管几种主要的外延材料答案1发光二极管衬底材料的选择要求关于发光二极管(LED)衬底材料的选择要求:①结构特性好,外延材料与衬     

用于多结叠层太阳电池的GaInAsN材料研究进展

1.0eV的GaInAsN材料是实现与Ge或GaAs衬底晶格匹配的高效多结叠层太阳电池的理想材料。但是,目前制备高质量的GaInAsN材料较为困难,使得相应电池性能低下,未能达到预想的效果。介绍了几种生长GaInAsN材料的外延工艺,探讨了各种外延方法导致材料生长困难的原因和相应的改进工艺,并在总结了GaInAsN太阳电池研究现状的基础上对其未来发展趋势进行了展望。     

MOCVD制备禁带宽度2.1～2.2 eV的AlGaInP太阳电池

禁带宽度2.0~2.2 eV的AlGaInP太阳电池是制备五至六结叠层太阳电池必需的一结子电池,但目前高质量高Al组分的AlGaInP材料制备仍存在不小的挑战。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备制备了禁带宽度2.1~2.2 eV的AlGaInP太阳电池,研究了外延生长温度、表面活性剂等外延和结构参数对AlGaInP材料和电池性能的影响。通过优化外延生长温度和掺入表面活性剂,获得了在AM0光谱下开路电压达到1.58 V、光电转换效率为12.48%的AlGaInP单结太阳电池。     

深紫外LED的外延技术进展

深紫外LED (UVC LED)是新型紫外线光源,可应用于病毒消杀、工业、通信等领域。近年来,AlGaN基UVC LED的外延技术取得了显著的发展,器件性能不断提升,展现出了良好的应用前景。本文综述了UVC LED外延技术的研究进展,主要介绍衬底、外延工艺与外延结构对UVC LED光电性能的影响。     

GaN衬底材料的研究与发展

GaN同质外延衬底的研制对发展氮化物半导体激光器、大功率高亮度LED,以及高功率电子器件等是非常重要的。本文介绍了宽禁带氮化物半导体衬底材料研究方面技术原理、新方法以及所取得最新进展。大量创新性的衬底技术的应用,给自支撑GaN衬底在半导体微电子器件和光电子器件等领域大规模生产和应用提供了可能。     

多晶硅光电池

p-Si(多晶硅,包括微晶)光电池没有光致衰退效应,材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响,是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转换效率     

宽禁带SiC单晶衬底研究进展

碳化硅(SiC)作为第3代宽禁带半导体的核心材料之一,具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高热导率、化学稳定性好等优良特性,是制作高压、大功率、高频、高温和抗辐射新型功率半导体器件的理想材料。近年来,国内外在SiC单晶衬底制备方面取得了重大进展。对SiC单晶衬底材料的最新发展进行回顾,包括SiC单晶生长技术、直径扩大、缺陷控制等,对SiC单晶材料的发展趋势进行了展望。随着高质量大尺寸SiC衬底材料的迅速发展,大大降低了SiC器件的制造成本,为SiC功率器件的发展提供了坚实基础。     

真空热蒸发制备ZnS薄膜及其特性的研究

用真空热蒸发在不同衬底温度下制备了ZnS薄膜,利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDAX)、紫外可见分光光度计(UV-vis)和原子力显微镜(AFM)研究了ZnS薄膜的晶体结构、成分、光学性能和形貌,分析了衬底温度对ZnS薄膜结构与光学特性的影响。结果表明,所制备的ZnS薄膜呈立方闪锌矿结构,衬底温度为300℃所制备的ZnS薄膜原子比(S/Zn)为0.95/1;薄膜表面均匀致密,呈多晶态,晶粒尺寸为18.2nm;在可见区有好的透射性能,光学禁带宽度为3.82eV。     

PI/AIN纳米复合薄膜结构与介电性能研究

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/氮化铝(PI/AlN)纳米复合薄膜,用小角散射(SAXS)、扫描电镜(SEM)对薄膜进行表征,研究了不同纳米掺杂量对材料电阻率、介电常数(ε)和介质损耗因数(tanδ)的影响.结果表明,随着纳米AlN含量的增加,分形结构由质量分形转变为表面分形,当AlN含量为1％时,复合薄膜的介电常数达到最低值,电阻率提高了一个数量级；介质损耗在低频范围内明显增加；AlN的掺杂提高了纳米复合薄膜的绝缘性能.     

氮化镓体单晶生长的进展

主要讨论了3种氮化镓(GaN)体单晶生长技术,包括氢化物气相外延(HVPE)、助熔剂法、氨热方法。首先叙述了在HVPE法制备GaN体单晶方面的研究进展,包括位错的减少、应变的控制、衬底的分离和掺杂等。比较了3种方法的生长机制。其次,通过纳米压痕仪和高空间分辨表面光电压谱两种方法研究了体单晶中位错的力学行为。最后,介绍了GaN体单晶衬底在器件方面的应用。     

多结太阳电池用键合技术

介绍了使用键合技术制备高效多结太阳电池的方法,即在不同材料衬底依次外延生长晶格匹配子电池,再通过键合技术将二者集成至一起。着重介绍了多种实现子电池集成的键合技术,并分析了其技术特点。     

高亮度白色激光光源提升远光性能的研究

激光照明技术具有高亮度、光效高等特性,是下一代固态照明的理想光源。通过高功率的半导体蓝色激光泵浦激发含Ce:YAG (Y3AL5O12:Ce3+)荧光粉的光色转换材料去获取高亮度白色激光光源。但是入射的高功率激光是直接聚焦在光色转换材料上的,对其耐热性、适用高能量密度光激发等特性提出了较高的要求。本文采用丝网印刷法、真空烧结在蓝宝石衬底上制备了高性能的Ce:YAG荧光陶瓷涂层,并和商业蓝色激光二极管进行了器件封装,获得了142 lm/W的光效。最后在整车上集成了开发的激光辅助远光功能模块的激光大灯,实验结果表明,高亮度的白色激光光源可提升夜间远光的可视距离至600 m,极大的提升了夜间驾驶安全性。