超宽禁带半导体金刚石功率电子学研究的新进展

以SiC/GaN为代表的第三代半导体功率电子学已成为当今功率电子学创新发展的主流,超宽禁带半导体金刚石功率电子学将有可能成为下一代固态功率电子学的代表,受到研究人员的广泛关注。介绍了金刚石功率电子学的最新进展,如金刚石单晶、金刚石化学气相沉积同质和异质单晶外延、金刚石多晶外延、金刚石二极管、金刚石MOSFET、金刚石结型场效应晶体管、金刚石双极结型晶体管、金刚石逻辑电路、金刚石射频场效应晶体管和金刚石上GaN HEMT等。还介绍了金刚石材料的大尺寸、低缺陷和p型及n型掺杂等制备技术,金刚石新器件结构设计,金刚石新器件工艺,转移掺杂H端-金刚石沟道和金刚石/GaN界面热阻等研究成果。分析了金刚石功率电子学的发展由来、关键技术突破和发展态势。     

宽禁带半导体金刚石材料与功率器件

本文介绍宽禁带半导体金刚石材料的结构、物理特性、器件结构和制备工艺，并根据材料的特性参数，给出金刚石功率器件频率与功率性能预测，与Ｓｉ，ＧａＡｓ等材料进行了比较。最后指出金刚石半导体器件实用研究作方向。     

金刚石薄膜半导体研究进展及其应用前景

ＣＶＤ金刚石薄膜是一种有发展前途的半导体材料，近几年来国内外研究了得了一定进展，目前采取的主要研究技术是在非金刚石衬底上生长掺杂金刚石多晶膜，其应用方向是耐高温和抗辐射的半导体器件。尽管金刚石薄膜半导体还有许多问题极待解决但其应用前景十分广阔，到２０００年以后，市场销售额将超过金刚石膜工具而跃居首位。     

金刚石薄膜的结构特征与电导率的相关性

讨论了ＣＶＤ金刚石薄膜作为半导体材料的一些基本特性，主要叙述了金刚石薄膜的生长习性和结构特征对其电性能的影响，即其电导率的“尺度交 ”和“晶面效应”，以及这些效应对由金刚薄膜制备的半导体器件性能的影响。     

国外军事和宇航应用宽带隙半导体技术的发展

SiC和GaN等宽带隙半导体以其固有的高频、大功率、高温和抗恶劣环境应用潜力,在替代传统的Si和GaAs等器件应用于军事及宇航系统装备方面具有无可比拟的技术优势.概述了以SiC、GaN和金刚石等为代表的第三代半导体器件技术的发展现状,介绍了国外发达国家在发展宽带隙半导体技术上值得借鉴的一些做法,着重讨论宽带隙半导体技术对宇航及军事装备产生的重要影响,并展望了宽带隙半导体技术在宇航及军事应用中的发展前景.     

金刚石薄膜半导体器件

介绍了金刚石薄膜的性质、当今金刚石薄膜半导体器件的技术、水平和性能。分析了金刚石薄膜作为半导体器件的优异性能、金刚石相对于硅的半导体器件性能的改善和存在的问题，并指出实现金刚石薄膜半导体器件的障碍。     

金刚石薄膜半导体器件

介绍了金刚石薄膜的性质、当今金刚石薄膜半导体器件的技术、水平和性能。分析了金刚石薄膜作为半导体器件的优异性能、金刚石相地于硅的半导体器件性能的改善和存在的问题中，并指出实现金刚石薄膜半导体器件的障碍。     

直流等离子体CVD法在Si（100）衬底上局部定向核化及外延生长金刚石膜

低压气相法合成的金刚石薄膜和天然金刚石一样,具有优异的力学、光学、电学、化学及热学性质。可广泛应用于机械、电子和光学等工业领域,因而引起了人们极大的兴趣。金刚石还具有半导体性质。并能在多种衬底上利用低压气相合成金刚石膜,还可进行选择性的掺入需要的杂质。这就为制备金刚石半导体器件提供了可能性。实验表明,在金刚石膜生长过程中进行掺杂强烈地依赖于晶体生长方向     

MPCVD生长半导体金刚石材料的研究现状北大核心

简要介绍了半导体金刚石材料优异的电学和光学性质、主要制备方法以及采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术在制备高质量半导体金刚石材料方面的优势。重点就MPCVD技术在半导体金刚石材料的高速率生长、大尺寸生长、高质量生长以及电学掺杂等四个方面的研究现状进行了详细总结。详细探讨了目前半导体金刚石材料在大尺寸单晶金刚石衬底制备、高质量单晶金刚石外延层生长以及金刚石电学掺杂等方面还存在的一些基本问题。指出在大面积单晶金刚石衬底还没有实现突破的情况下,半导体金刚石材料和器件结构的生长模式。     

基于金刚石的先进热管理技术研究进展

以GaN为代表的新一代半导体材料具有宽禁带、高电子饱和速率、高击穿场强等优异的电学性能,使得射频、电力电子器件有了具备更高功率能力的可能,目前限制器件功率提升的主要瓶颈是缺少与之匹配的散热手段。具有极高热导率的金刚石已成为提升器件散热能力的重要材料,学术界针对金刚石与功率器件集成的先进热管理技术已经开展了大量有益的研究与探索,但是由于金刚石具有极强的化学惰性和超高的硬度,在实际集成和工艺加工过程中,金刚石-GaN界面容易出现热性能和可靠性问题,甚至会导致器件失效。对金刚石热管理技术的研究进展和存在的问题进行了深入分析,并对未来主要工作方向做了展望。     

金刚石薄膜高温器件

本文详细地论述了低压气相生长的金刚石薄膜作为一种新型半导体材料的研究进展,讨论了金刚石薄膜与金属的欧姆接触和整流接触,以及可以在高温区工作的金刚石薄膜Schottky二极管和MESFET器件。最后,讨论了目前金刚石薄膜作为半导体材料所遇到的两个尚无法实现的问题:n型掺杂和异质外延单晶膜的生长。     

前言

<正>一代材料催生一代器件,引领一代产业。以硅、锗和砷化镓等半导体材料为代表的光电器件在过去几十年里对社会发展产生了深远影响,广泛地应用于集成电路、光电子与微电子等领域,形成了规模庞大的半导体产业集群。然而,这些光电器件的部分关键性能仍受限于材料的本征禁带宽度,更大的禁带宽度成了材料迭代的诉求。因此,发展宽禁带半导体材料成为突破硅、锗和传统Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体器件瓶颈的关键,并与硅集成电路进行异质集成,拓展更为广泛的应用空间。硅、锗和传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的高速发展得益于高质量单晶同质衬底材料,极低的缺陷密度保证了半导体器件的优异性能。     

金刚石电子材料生长的研究进展

简述了金刚石兼具物理的和化学的优良性质,尤其是金刚石的半导体电气性质,即宽带隙、高击穿电场、高载流子迁移率和高热导率,成为固态功率器件最有前途的半导体材料之一。介绍了金刚石基的电子器件及其材料生长的研究进展,分析了金刚石膜的导电机理以及材料生长的新技术。重点介绍了采用包括微波等离子体化学汽相淀积(MPCVD)等方法制备金刚石膜、本征单晶生长、硼掺杂等技术。目前在直径为100~200 mm的硅衬底上,可以淀积均匀的超纳米结晶金刚石(UNCD)膜。此外,对金刚石电子学和光电子学的未来进行了展望。     

使用金刚石膜热沉的半导体激光器特性研究

比较了使用金刚石膜热沉和传统的钢热沉的半导体激光二极管列阵在热阻和光输出功率方面的特性．与使用Cu热沉的器件相比，采用厚度为350～400μm，热导率在12～14W／（K·cm）的金刚石膜作为热沉的H极管列阵可使热阻降低45～50％，同值电流明显降低，而光输出功率提高25％，稳定性得到改善．表现出金刚石膜热沉在半导体器件散热方面的明显优势．     

碳化硅材料性能优异，应用迎来发展良机

碳化硅作为第三代半导体材料的代表,有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等特点,由其制成的半导体器件在高温、高压、高频大功率的环境下具备良好的性能表现,被广泛应用于汽车、工业与能源、5G建设等领域。本文介绍了碳化硅产业链及其应用领域和发展前景。     

新型半导体光电材料—CVD金刚石

综述了近年来 CVD 金刚石作为新型半导体光电材料的研究进展。主要包括:p型、n 型掺杂 CVD 金刚石的制备和性能;CVD 金刚石的发光特性;由 CVD 金刚石制备的发光器件。指出了目前 CVD 金刚石工业也所急待解决的一些问题。     

金刚石材料的功能特性研究与应用

本文综述了金刚石的功能特性及其近年来在宽禁带半导体、紫外探测器、量子计算机用单光子源、声波材料和电子封装等方面的研究与应用进展,并对金刚石材料在其它功能特性方面的开发与应用前景提出了展望。     

半导体金刚石与器件

本文介绍了半导体金刚石材料的结构、光电特性及其器件的特点,总结了与器件制备相关工艺的发展和这种器件的研制历史与现状,同时还指出了金刚石器件走向实用化所需克服的困难。     

第三代半导体材料发展前景分析

半导体材料为现代科技的发展提供了强大助力,同时它的发展也推动了世界工业和产业的发展,极大地提升了社会的生产力。今天,第三代半导体材料的研发受到了世界各国政府、企业的高度重视。本文将结合半导体材料的发展历程,研究第三代半导体材料的特性、国内外研发趋势、现存问题,为第三代半导体材料发展提供改进对策,为第三代半导体材料发展前景提供参考。     

高温半导体器件的研究现状

金刚石和碳化硅的热特性及电特性决定了它们在电子器件半导体材料中具有最高的材料优质系数，特别适用于在高温环境中应用。本文重点或介绍了金刚石、ＳｉＣ的材料特性、薄膜生长技术和最近器件的研究结果，同时给出了目前存在的问题及解决这些问题的方法。