什么是氮化鎵?它有什么作用?氮化鎵一直是永不落伍的熱點(diǎn)話題，只是因?yàn)樗c我們的生活息息相關(guān)，那是因?yàn)槲覀兊娜粘８请x不開(kāi)半導(dǎo)體技術(shù)，比如說(shuō)：電器、手機(jī)、電腦以及各種電子設(shè)備等都需要半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此更能看出，半導(dǎo)體材料的未來(lái)前景更是一片光明，目前最新的半導(dǎo)體材料還是GaN，本文帶各位了解2020年的氮化鎵(GaN)又會(huì)有著怎樣的機(jī)遇?
簡(jiǎn)述GaN概念：
氮化鎵，化學(xué)式GaN，最直白的解釋就是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙的半導(dǎo)體。此化合物結(jié)構(gòu)類(lèi)似纖鋅礦，硬度很高。氮化鎵的能隙很寬，為3.4電子伏特，可以用在高功率、高速的光電元件中，例如氮化鎵可以用在紫光的激光二極管，可以在不使用非線性半導(dǎo)體泵浦固體激光器(Diode-pumped solid-state laser)的條件下，產(chǎn)生紫光(405nm)激光。
GaN的分類(lèi)以及應(yīng)用：
GaN器件可大致分為功率器件和射頻器件兩類(lèi)。在細(xì)分下去功率器件方面可以應(yīng)用到無(wú)線充電件、電源開(kāi)關(guān)、LiDAR、逆變器這幾個(gè)領(lǐng)域;同樣射頻器件可以應(yīng)用到基站、衛(wèi)星、雷達(dá)這三方面的領(lǐng)域中。
GaN又有何優(yōu)缺點(diǎn)?
①禁帶寬度大(3.4eV)，熱導(dǎo)率高(1.3W/cm-K)，則工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強(qiáng);
②導(dǎo)帶底在Γ點(diǎn)，而且與導(dǎo)帶的其他能谷之間能量差大，則不易產(chǎn)生谷間散射，從而能得到很高的強(qiáng)場(chǎng)漂移速度(電子漂移速度不易飽和);
③GaN易與AlN、InN等構(gòu)成混晶，能制成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)得到了低溫下遷移率達(dá)到105cm2/Vs的2-DEG(因?yàn)?-DEG面密度較高，有效地屏蔽了光學(xué)聲子散射、電離雜質(zhì)散射和壓電散射等因素);
④晶格對(duì)稱(chēng)性比較低(為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)或四方亞穩(wěn)的閃鋅礦結(jié)構(gòu))，具有很強(qiáng)的壓電性(非中心對(duì)稱(chēng)所致)和鐵電性(沿六方c軸自發(fā)極化)：在異質(zhì)結(jié)界面附近產(chǎn)生很強(qiáng)的壓電極化(極化電場(chǎng)達(dá)2MV/cm)和自發(fā)極化(極化電場(chǎng)達(dá)3MV/cm)，感生出極高密度的界面電荷，強(qiáng)烈調(diào)制了異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了對(duì)2-DEG的二維空間限制，從而提高了2-DEG的面密度(在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中可達(dá)到1013/cm2，這比AlGaAs/GaAs異質(zhì)結(jié)中的高一個(gè)數(shù)量級(jí))，這對(duì)器件工作很有意義。
總之，從整體來(lái)看，GaN的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了其缺點(diǎn)，特別是通過(guò)異質(zhì)結(jié)的作用，其有效輸運(yùn)性能并不亞于GaAs，而制作微波功率器件的效果(微波輸出功率密度上)還往往要遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的一切半導(dǎo)體材料。
未來(lái)GaN又該如何發(fā)展?
氮化鎵是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體材料，在光電子、激光器、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著廣闊的前景。
氮化鎵材料的發(fā)展有何難題?
一是如何獲得高質(zhì)量、大尺寸的GaN籽晶，因?yàn)橹苯硬捎冒睙岱椒ㄅ嘤粋€(gè)兩英寸的籽晶需要幾年時(shí)間
二是氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全形成。
總結(jié)：
隨著國(guó)家對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的重視，近年來(lái)，我國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)發(fā)展迅速。以氮化鎵為主的材料更是備受關(guān)注。盡管如此，但產(chǎn)業(yè)難題仍待解決，如我國(guó)材料的制造工藝和質(zhì)量并未達(dá)到世界頂級(jí)，材料制造設(shè)備依賴(lài)于進(jìn)口嚴(yán)重，氮化鎵材料和器件方面產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成等，這些問(wèn)題需逐步解決，方可讓國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料屹立于世界頂尖行列。以上就是氮化鎵的解析，希望能給大家?guī)椭?/p>