MForum.ru
30.11.2022,
Оксид галлия, Ga2O3
Некоторые называют оксид галлия полупроводниковым материалом 3-го поколения и прочат ему высокую востребованность. Заметен интерес к этому материалу в Китае, США, Южной Корее и в России.
Особенность оксида галлия - ультраширокая запрещенная зона (UWB). Новые классы полупроводников с ультраширокой запрещенной зоной (UWB) способны работать при гораздо более высоких температурах и мощностях, нежели чем обычные микросхемы, выполненные на основе материалов на основе кремния, материала с малыми запрещенными зонами. Один из наиболее перспективных UWB-компаундов - оксид галлия.
Вещества с большими запрещенными зонами, как правило, являются изоляторами, плохо проводящими электричество. Вещества с более узкими зонами - полупроводниками. Современный класс полупроводников со сверхширокими запрещенными зонами способен работать при намного больших высоких скоростях, нежели чем обычные микросхемы с малыми зонами на основе кремния, или чипы на основе карбида силикона (SiC) и нитрида галлия (GaN).
Оксид галлия отличает чрезвычайно широкая запрещенная зона в 4.8 эВ, что больше чем у кремния с его 1.1 эВ и 3.3 эВ у SiC и GaN. Это различие обеспечивает возможность для чипов на основе Ga2O3 выдерживать более высокую напряженность электрического поля, нежели чем традиционные и другие современные полупроводниковые материалы - до 8 МВ/см у Ga2O3, тогда как у кремния этот показатель - 0,3 МВ/см.
Кроме того, Ga2O3 способен при равной толщине слоя выдерживать без пробоя более высокое напряжение. Эти два свойства могут сделать его незаменимым материалов для производства миниатюрных и эффективных силовых транзисторов.
Выращивать Ga2O3 можно без больших затрат, получая большие кристаллы высокого качества.
Интересны и модификации оксида галлия, например, k-Ga2O3 обладает спонтанной поляризацией и позволяет создавать HEMT - полевые транзисторы с высокой плотностью и подвижность носителей в канале. Такие транзисторы отличаются большими токами насыщения и высокими напряжениями пробоя, причем без дополнительного легирования канала на соответствующем гетеропереходе - такие структуры изучают, например, в НИТУ МИСИС.
Оксид галлия - это великолепный материал для создания подложек при производстве полупроводниковых чипов. Соединение может найти использование в системах распределения мощности, которые используются в станциях для заряда аккумуляторов электромобилей или в конверторах, которые обеспечивают преобразование электроэнергии, поступающей в энергосеть от альтернативных источников энергии, таких как ветроэлектрогенераторы.
Также оксид галлия рассматривают в качестве материала для производства полевых транзисторов по технологии металл-оксид-полупроводник, известной как MOSFET. Традиционно для их создания использовался кремний, но для более мощных устройств, например, зарядных станций для электромобилей, требуются полевые МОП-транзисторы, способные работать с большими мощностями, - для этого не получается использовать кремний, но подойдет новый материал. Чтобы научиться делать усовершенствованные MOSFET, требуется улучшить диэлектрические свойства элементов затвора, а также системы управления температурой с тем, чтобы можно было более эффективно отводить тепло от устройств.
Среди наиболее перспективных областей применения материала исследователи выделяют его использование при создании высоковольтных выпрямителей, систем кондиционирования и распределения электроэнергии, таких как зарядные системы электромобилей, фотоэлектрические солнечные преобразователи, ветроэлектрогенераторы и так далее.
Новости
2023.09.27 Московская компания Рокор организует массовое производство пластин из оксида галлия. Разработка не требует применения иридия, что обещает снижение стоимости производства в 3-7 раз. Пока что это "новость из будущего", производство еще не началось, но утверждается, что компания находится на финальной стадии подготовки к началу производства. Как ожидается, РОКОР сможет предлагать пластины примерно вдвое дешевле, чем придется заплатить, покупая пластины в Японии. В компании уверены, что обеспечили себе технологическое преимущество на 5-8 лет и рассчитывает на продажи своей продукции, в том числе, на мировом рынке.
2022.12.30 В МИСИС совместно с коллегами из компании "Совершенные кристаллы" вырастили пленку оксида галлия (k-Ga2O3) на подложке нитрида алюминия (AlN) и изучили структуру и электрические свойства этой пленки. Эксперименты подтвердили возможность получения так называемого "двумерного газа" (2DHG), который образуется на гетерогранице пленки k-Ga2O3 с другими широкозонными полупроводниками, например k-Ga2O3/AlN. В итоге такая структура демонстрировала дырочный тип проводимости, когда основным источником заряда являются дырки, а не электроны. Этому эффекту, как выяснили ученые, материал обязан спонтанной поляризации, когда заряд поляризации материала компенсируется положительным зарядом дырок на гетерогранице, что и называют "двумерным газом". На основе этого эффекта можно создавать транзисторы с высокой подвижностью носителей заряда. Ученые планируют продолжить эксперименты. На этот раз за основу возьмут β-оксид галлия, преобразуют его k-Ga2O3 и будут экспериментировать с добавлением большой дозы галлия, никеля, кислорода и золота. Подробнее: tadviser.ru
2022.02.04 Хэбэйский научно-исследовательский институт полупроводников и Нанкинский университет в Китае заявляют о самом высоком показателе качества (FOM) Baliga, достигнутом на сегодняшний день среди диодов, основанных на β-оксиде галлия (Ga2O3). Этот материал обеспечивает показатель FOM в 5,18GW/кв.см, что соответствует 15% от теоретического предела. То есть по этому показателю превосходит заявленные показатели приборов на основе карбида кремния (SiC) с его теоретическим пределом 3.35GW/кв.см, который рассчитали исследователи. Сверхширокая запрещенная зона Ga2O3 позволяет ожидать высоких значений критического поля пробоя. Заявляется также о более низких потенциальных затратах на производство на основе оксида галлия, и о коммерческой доступности подложек из этого материала. Подробнее в публикации semiconductor-today.com
2019.07.23 В Университете Иллинойса исследователи преодолели еще одно препятствие в производстве силовых полупроводниковых приборов, добавив в свой арсенал такой материал, как оксид бета-галлия (β-Ga2O3). По заверениям ученых, оксид бета-галлия это доступный материал, который быстрее и эффективнее справляется с преобразованием энергии, нежели чем такие альтернативы, чем повсеместно используемый кремний и перспективный нитрид галлия. Статья об исследовании вышла в ACS Nano. Планарные транзисторы вот уже несколько лет как стали настолько малы, что дальнейшее уменьшение их размеров связано с фундаментальными проблемами. Исследователи решили эту проблему. перейдя к 3D-технологиям. В частности используется технология химического травления c использованием металла MacEtch-U. Благодаря химическому травлению можно получать ребристые 3D-структуры. Так можно сформировать больше транзисторов и управлять большими токами. / abloud
2019.01.06 Оксид галлия - полупроводник со сверхширокой запрещенной зоной. / control.viz.world
2006 Создан первый лабораторный полевой транзистор на основе оксида галлия.
--
За новостями телекома и IT удобно следить в телеграм-канале abloud62. телеграм-трансляции и анонсы пресс-релизов вы найдете в канале abloudRealTime, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте
теги: оксид галлия, Ga2O3
Публикации по теме:
01.10.2019.
Перспективные материалы и технологии
07.01.2019.
Оксид галлия - полупроводник со сверхширокой запрещенной зоной
21.02.2018.
Микроэлектроника
12.09. ASML раскрыла дорожную карту литографии: после High-NA последует Hyper-NA с апертурой 0,75
11.09. АО «Трамплин Холдинг» вложилась в дизайн-центр Malt System
11.09. МегаФон запустил в России сеть 5G
11.09. Билайн запустил 5G с увеличением скорости мобильного интернета в зоне покрытия до 30%
11.09. Т2 о запуске сети 5G в России
11.09. МТС открыла абонентам скоростную гигабитную сеть в 5 городах и включила 5G на частотах LTE
11.09. Минцифры объявило о запуске 5G в России в 16 городах
11.09. Сети NTN 5G и спутниковая подключенность - взгляд GSA
10.09. Ericsson развернула p5G в аэропорту США
10.09. MWS Cloud: ритейл стал лидером по потреблению услуг резервного копирования
09.09. Дата-центры снижают долю использования воздушного охлаждения в пользу жидкостных методов
09.09. CXMT начала массовый выпуск LPDDR6 - китайский производитель догоняет лидеров
09.09. Qualcomm заключает сделку с Amazon о разработке кастомных ИИ-чипов
09.09. «Иду спать, дальше сам»: Siemens EDA представила ИИ-агента с самопроверкой для верификации чипов
09.09. ARATAS представила высоковольтное реле в стандартном 6-пиновом DIP-корпусе
11.09. HMD возрождает бренд Asha - представлен бюджетный смартфон Asha 30
11.09. Apple представила AirPods 5 – улучшенное шумоподавление и Live Translation
11.09. Apple представила Watch Series 12 и Watch Ultra 4 – новый чип S11 и рекордная автономность
10.09. Apple представила iPhone 18 Pro и 18 Pro Max: 2-нм чип A20 Pro и камера с переменной диафрагмой
10.09. Apple iPhone Duo – первый складной смартфон Apple оценен в $1999
10.09. Realme представит 16 Pro и Buds T500 Pro в стилистике вселенной Гарри Поттера
10.09. Tecno Camon Slim 5G получил корпус толщиной 6.39 мм, 144 Гц AMOLED-экран и АКБ 6000 мАч
09.09. Xiaomi Pad 9 Pro Max – флагманский планшет на Xring O3 с 13.3" 144 Гц и 12000 мАч
09.09. Oppo A7 Pro с АКБ 8000 мАч, зарядкой 45 Вт и ценой от $330 представлен в Китае
09.09. Infinix Xpad 30 Pro с 2.5K-экраном и АКБ 8200 мАч представлен глобально
08.09. Samsung Galaxy A07s – доступный смартфон с шестью годами обновлений
08.09. Xplora Go Pad – планшет для детей с упором на родительский контроль
08.09. Появилась информация дизайне и характеристиках Poco C95 Pro 4G
07.09. Xiaomi Smart Band 11 стал ярче, тоньше и дольше работает
07.09. Oppo A7 Pro с АКБ 8000 мАч, IP69K и AI-защитой замечен в официальном листинге
07.09. Motorola Edge 70 Plus с 200 МП камерой и АКБ 6500 мАч представлен в Европе
07.09. Poco X8 Power с АКБ 10 000 мАч, зарядкой 100 Вт и защитой IP69 представлен в Индии
05.09. Lenovo Yoga Tab Gen 2 и Plus Gen 2 – экран 4K@144 Гц, 7 лет обновлений и AI-функции
04.09. Poco F9 Pro с экраном 10 000 нит при 185 Гц и АКБ 6330 мАч дебютировал глобально
03.09. Poco X8 с AMOLED-экраном 1.5K@120 Гц и защитой IP69 представлен глобально