氧化镓功率电子器件取得重要进展

科技工作者之家 05月26日

科技日报记者 吴长锋

记者从中国科学技术大学了解到,该校微电子学院龙世兵教授课题组两篇论文成功入选第34届功率半导体器件和集成电路国际会议(ISPSD)。据悉,ISPSD是功率半导体器件和集成电路领域国际学术会议。

能源、信息、国防、轨道交通、电动汽车等领域的快速发展,对功率半导体器件性能提出了更高的要求,高耐压、低损耗、大功率器件成为未来发展的趋势。氧化镓作为新一代功率半导体材料,禁带宽带大、抗极端环境强,有望在未来功率器件领域发挥极其重要的作用。但氧化镓功率半导体器件推向产业化仍然有很多问题,包括边缘峰值电场难以抑制、增强型晶体管难以实现。该课题组针对这两个痛点分别展开研发工作。

课题组基于前期研究基础,设计了结终端扩展结构,并优化退火工艺,成功制备出耐高压且耐高温的氧化镓异质结二极管。最终测试结果表明该器件具有低导通电阻和室温下高击穿电压,其功率品质因数高达2.83吉瓦/平方厘米。此外,器件在250°C下仍能保持1.77千伏的击穿电压,表现出极好的高温阻断特性,这是该领域首次报道的高温击穿特性。研究成果发表在ISPSD 2022上。

  

同样地,课题组在原有增强型晶体管设计基础上,成功设计并制备出了氧化镓增强型异质结场效应晶体管。该器件达到了0.9伏特的阈值电压、较低的亚阈值摆幅、高器件跨导以及接近零的器件回滞特性,这些特性表明器件具有良好的栅极控制能力。此外,器件的导通电阻得到了很好的保持,并且击穿电压达到了980伏特。研究成果发表在ISPSD 2022上。

  

(中国科大供图)