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。