国内氮化镓半导体材料及应用专利布局现状

正氮化镓(GaN)半导体材料作为第3代半导体的核心材料,自20世纪90年代开始用于LED显示领域,目前已广泛应用于普通照明及显示领域。而从2010年第1个GaN功率器件投入市场后,GaN功率器件又逐渐成为半导体功率器件主流。2021年随着各国5G通讯、消费性电子、工业能源转换及新能源车等需求拉升,     

单晶硅型太阳能电池转换效率达到15．9％

大阪大学研究生院工学研究系材料生产科学专业教授藤原康文试制出了利用GaN系半导体的红色LED元件。利用GaN系半导体的蓝色LED元件及绿色LED元件现已达到实用水平,但试制出红色LED元件“还是全球首次”（藤原）。如果可与蓝色LED元件及绿色LED元件一样,利用GaN系半导体制造出红色LED元件,便可在相同底板内实现RGB的3原色。     

消息报道

苏州纳米所利用氮化镓器件从事核应用研究取得系列成果氮化镓(GaN)是一种III/V直接带隙半导体,作为第三代半导体材料的代表,随着其生长工艺的不断发展完善,现已广泛应用于光电器件领域,如激光器(LD)、发光二极管(LED)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等。GaN基材料的良好抗辐射性能和环境稳定性,使得其在核探测领域具有很好的应用前景,在新型核电池领域也具有巨大的应用潜力。因为GaN辐生伏特效应核电池     

我国利用氮化镓器件从事核应用研究取得系列成果

氮化镓(GaN)是一种III/V直接带隙半导体,作为第三代半导体材料的代表,随着其生长工艺的不断发展完善,现已广泛应用于光电器件领域,如激光器(LD)、发光二极管(LED)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等。GaN基材料的良好抗辐射性能和环境稳定性,使得其在核探测领域具有很好的应用前景,在新型核电池领域也具有巨大的应用潜     

大功率器件及材料的热特性表征技术研究进展

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体高功率密度的发展受限于自身热积累效应引起器件结温升高问题,严重导致器件性能和可靠性的下降。因此,器件的热管理已成为大功率器件研发和应用领域的一个重要研究方向,而器件本身及其材料的热特性表征贯穿于功率器件散热技术开发的整个过程,是评估和指导热管理研发的重要途径。为此,综述了国内外正在开展的器件芯片级热特性表征技术研究进展,系统分析了器件结温、外延薄膜热导率、界面热阻等热性能表征技术的优势及局限性,并阐述了这些热性能表征技术对芯片级热管理开发提供的技术指导及其面临的技术挑战。     

基于有限体积法的MOCVD系统反应室的设计

金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)系统是制备GaN等半导体薄膜材料和激光器、LED等光电子器件的主要手段,制备出的材料和器件的品质直接依赖于MOCVD系统。本文基于有限体积法,利用商业软件Fluent对自行设计的一种MOCVD反应室内的温度分布和流场进行数值模拟。希望通过对模拟流场品质的细致分析,对MOCVD反应室的设计和优化起到指导与参考作用。     

GaN纳米线材料的特性和制备技术

GaN是一种具有优越热稳定性和化学性质的宽禁带半导体材料，这种材料及相关器件可以工作在高温、高辐射等恶劣环境中，并可用于大功率微波器件．最近几年，由于GaN蓝光二极管的成功研制，使GaN成为了化合物半导体领域中最热门的研究课题．简要介绍了GaN纳米线材料的制备技术；综述了GaN纳米线材料的制备结果和特性．用CVD法研制的GaN纳米线的直径已经达到5～12nm，长度达到几百个微米．纳米线具有GaN的六方纤锌矿结构，其PL谱具有宽的发射峰，谱峰中心在420nm．GaN纳米线已经在肖特基二极管的研制中得到应用．     

GaN单晶的HVPE生长与掺杂进展

相比于第一代和第二代半导体材料,第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙,更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一,是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料,在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy, HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器,HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O,使其表现出n型半导体特性,但载流子浓度高和电导率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法,通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底,提高其电化学特性,从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质,综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展;对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性...     

一维GaN纳米材料制备及其光电器件研究进展

一维GaN纳米材料相对于薄膜材料在光电器件应用方面具有诸多优势,本文主要论述一维GaN纳米材料的主要制备方法及其光电器件应用的研究进展。首先分别介绍采用MOCVD、MBE、CVD及模板法制备一维GaN纳米材料,重点论述GaN纳米材料的结构与形貌调控。其次介绍一维GaN纳米材料分别应用于主要光电器件包括LED、太阳能电池、激光器及光探测器的研究动态,讨论纳米材料性能、结构以及制备技术对其器件性能的影响。最后对一维GaN纳米材料的发展与应用前景进行展望。     

产业资讯

电子信息材料南昌大学研制成功硅衬底GaN蓝色发光二极管日前,南昌大学材料科学研究所在Si衬底上获得了高质量的GaN基多量子阱LED外延材料,并研制成功硅衬底GaN蓝色发光二极管。据专家评价,南昌大学的硅衬底蓝色发光二极管材料及器件工艺路线为我国发展自主知识产权的发光材料开辟了崭新的空间。蓝色发光二极管用途十分广泛,主要包括手机背光源、手机来电闪发光电池、仪器及汽车音响显示面板背光等。目前国外商品化GaN材料是在Si衬底或蓝宝石上生长的。由于GaN 与Si衬底间存在巨大的晶格失配和热失配的难题,在Si衬底上很难得到器件质量的GaN材     

第三代半导体或将引发又一次照明革命

事件：继硅（si）引导的第一代半导体和砷化镓（GaAs）引导的第二代半导体后，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的第三代半导体材料闪亮登场并已逐步发展壮大。与第一、二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度，高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率和更高的抗辐射能力，因而更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。此外，第三代半导体材料由于具有发光效率高、频率高等特点，因而在一些蓝、绿、紫光的发光二极管、半导体激光器等方面有着广泛的应用。从目前第三代半导体材料和器件的研究来看，较为成熟的是碳化硅SiC和GaN半导体材料，而Zn0、金刚石和A1N等宽禁带半导体材料的研究尚属起步阶段。     

第3代半导体互连材料概述

<正>以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第3代半导体材料,是继以硅(Si)基半导体为代表的第1代半导体材料和以砷化镓(GaAs)和锑化铟(InSb)为代表的第2代半导体材料之后,在近些年发展起来的新型半导体材料。与Si相比,GaN和SiC均具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的载流子迁移率等特点,更适合当前对高功率、高温、高能效以及轻便小型化     

金刚石芯LED中衬底及外延材料的研究进展

金刚石作为自然界中热导性最好的材料,在半导体行业的应用越来越广泛。随着LED行业的不断发展,金刚石芯LED也崭露头角。综述了自20世纪50年代以来,金刚石材料作为衬底和外延材料在半导体光电子领域的研究进展。主要从两个方面展开论述:金刚石作为衬底外延GaN的研究进展;以及金刚石本身作为外延材料制备成p-n结、p-i-n结、异质结等半导体器件的研究进展。这些研究充分体现了金刚石材料应用在LED产品中的可行性和优越性,以及应用在大功率LED芯片中的巨大潜力。     

移动通信用片式蓝、白光LED器件可靠性探讨

<正>蓝、白光片式LED器件是当今半导体光源的宠儿,用作移动通信工具的显示光源更是一种时尚。自从1992年第1只氮化镓(GaN)基蓝色发光二极管问世后,其寿命和可靠性一直被世人所关注。GaNLED行业由于美、日等国的疯狂投入,其发展之迅速、成果之惊人,众所周知。我国在这方面做了大量的工作,取得了巨大的进展。早在20世纪90年代末,传统封装的蓝光器件已形成大规模生产,白光LED也已形成产业,工艺已基本成熟。伴随移动通信的发展,新型封装     

高质量半绝缘GaN的制备

GaN作为宽禁带半导体材料之一，因其良好的热稳定性、较高的击穿电压，在高功率高频率电子器件方面有较大发展前途。通常非掺杂GaN因Ga空位和残余氧表现为n型。掺入某些金属元素（如铁）作为深能级受主，利用补偿作用可改善GaN电学性质。     

高功率半导体热沉材料步入“钻铜”时代

正金刚石/铜(Dia/Cu),又名"钻铜",是一种金刚石和铜的复合材料(见图1)。通常采用压力浸渗工艺或粉末冶金工艺制备。新1代半导体材料的发展水平直接决定和影响了金刚石/铜热沉材料的诞生和产业化进程。随着砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第2代、第3代高功率半导体芯片、器件的散热需求增加,金刚石     

氮化镓材料在传感器中的应用

<正>氮化镓(GaN)是直接宽带隙半导体材料,属于第3代半导体。相较于硅、砷化镓等,GaN的禁带宽度更大、击穿电场强度更高,具有更高的电子饱和度和漂移速率、更强的抗辐照能力以及较强的化学稳定性。氮化镓材料与硅、砷化镓材料的电子性能对比如表1所示。目前GaN制备工艺成熟,已经能够利用GaN制造出结构复杂的器件。GaN基紫外探测器由于在可见光和红外光范围内都没有响应,其在可见光和红外光背景下的紫外光探测具     

分子束外延生长GaN薄膜的新方法

CaN是一种宽禁带半导体材料,它可以用来制作蓝绿光到近紫外波段的发光器件,近年来在国际上受到很大的重视。外延生长优质GaN薄膜已成为国外在Ⅲ-Ⅴ族半导体外延生长的新的主攻目标之一。生长GaN的技术美键之一是需要有产生高激活率的N源,迄今国际上所采用的N源由于激活率不够高,虽能生长好的六角结构的GaN薄膜,但不能生长结构特性良好的立方GaN     

声表面波在AlN/GaN中的传播特性分析

从矩阵方法的基本原理出发,结合AlN/GaN结构的机械和电学边界条件,推导出用于求解声表面波在AlN/GaN结构中的相速的行列式方程.通过求解该行列式方程,分析了声表面波在AlN/GaN结构中的传播特性,包括声表面波相速和机电耦合系数随频率、AlN的膜厚和c轴取向的变化规律.AlN/GaN结构减弱了GaN中施主杂质的影响,使该结构更适合于声表面波器件的应用,AlN和GaN作为半导体压电材料,其AlN/GaN结构便于与其它电路集成化,有利于减小器件的尺寸,增强声表面波器件的功能.     

氮化镓半导体材料研究与应用现状

正电力电子、新能源、电动汽车、5G通讯、高速轨道列车、能源互联网和智能工业等领域的兴起,对功率器件的性能提出了越来越高的要求。但传统硅(Si)器件已达到材料的物理极限,无法满足当前应用场景的需求。作为第3代半导体材料的典型代表,氮化镓(GaN)在1928年由Johason等人首次成功制备,