高性能GaN电力电子器件技术

成果编号：26911

价格：面议

完成单位：南京大学

单位类别：985系统院所

完成时间：2018年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：电子信息、能源环保、新材料

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发布人：受理处在线

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宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)具有禁带宽度宽、临界击穿电场强度大、饱和电子漂移速度高、介电常数小以及良好的化学稳定性等特点。受硅（Si）材料低禁带宽度等物理本征特性的限制，Si基肖特基二级管的最高耐压一般只能做到250V左右；更高电压的电源应用则需要使用Si PIN二极管；但是，受PN结区内少数载流子存贮效应的影响，PIN二极管的开关速度又要比肖特基二级管慢很多，这对高效电源系统的设计和实现非常不利。GaN具有比Si材料高出一个数量级的击穿电场和更好的耐高温能力。高击穿电场使GaN 肖特基二级管可以采用较小厚度和更高掺杂浓度的电压阻断层，从而器件的串联电阻可以大大降低，使高电压应用成为可能。本研究通过突破材料、设计、工艺、及可靠性等关键技术，结合数值模拟与实验研究相结合的方法，获得GaN基电力电子器件的最佳设计，研制出高击穿电压、大功率GaN肖特基整流器件技术，为我国GaN电力电子器件的大规模实用化提供技术支撑。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术

合作方式：技术咨询、技术服务、人才培养

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 2 项
已授权专利,其中:发明专利 0 项

成果简介

综合介绍

创新要点

本项研究的突出创新点在于取得了国际先进的器件关键性能指标。本研究研制的垂直肖特基器件对比国际报道的参数性能，在主要指标上取得了优势，垂直器件耐压指标达到1400V以上，截至目前位于国际第一的水平。对于后续的重要应用，包括进一步在雷达、通讯和电子对抗等重要领域的应用，以及在反相器和电源转换器领域的应用，打下了坚实的器件基础。

技术指标

本研究实现了GaN功率器件设计与制备，取得了一系列重要成果，各项工艺技术的研发结果，最终体现在各个器件的性能指标；（1）通过发展横向导电和纵向导电等新型器件结构设计，进行了器件构型、电极结构、场板结构、势垒层优化等多方面的GaN基功率电子器件的器件物理研究，研制出有源区面积0.49mm2（五指）和1.96mm2（十指）蓝宝石衬底GaN肖特基二极管，正向电流大于10A，反向击穿电压达到1400 V，反向500V时漏电小于8.42×10-5A/cm2。

其他说明

完成人信息

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