Селективное легирование p-областью с помощью имплантата Mg, а затем сверхвысокий отжиг дает вертикальный переходный барьер GaN класса кВ с низким сопротивлением во включенном состоянии Шоттки

49

7 сентября 2022 г.

Используя уникальный метод контролируемого легирования нитрида галлия (GaN), исследователи из Университета штата Северная Каролина (штат Северная Каролина) и дочерней компании Adroit Materials Inc. из Кэри, Северная Каролина, США, а также Института физики высоких давлений в Польская академия наук создала новые мощные электронные устройства, которые, как утверждается, являются более энергоэффективными, чем предыдущие технологии (Хачария и др., «Диоды Шоттки с вертикальным барьером GaN-перехода с почти идеальными характеристиками с использованием имплантации магния, активированной сверхвысоким давлением»). Отжиг», Applied Physics Express; DOI: 10.35848/1882-0786/ac8f81).

«Многие технологии требуют преобразования энергии, — говорит первый автор Долар Хачария, бывший кандидат наук. студент штата Северная Каролина. «Например, технологии может потребоваться преобразовывать переменный ток в постоянный или преобразовывать электричество в работу — как в электродвигателе. И в любой системе преобразования энергии большая часть потерь мощности происходит в выключателе питания», — добавляет он.

-->
-->

«Разработка более эффективной силовой электроники, такой как силовые выключатели, снижает количество энергии, теряемой в процессе преобразования», — говорит Хачария, который сейчас является исследователем в компании Adroit Materials. «Это особенно важно для разработки технологий для поддержки более устойчивой энергетической инфраструктуры, такой как интеллектуальные сети», — добавляет он.

«Наша работа здесь означает не только то, что мы можем уменьшить потери энергии в силовой электронике, но мы также можем сделать системы преобразования энергии более компактными по сравнению с обычной кремниевой и карбидокремниевой электроникой», — говорит соавтор Рамон Коллазо, доцент материаловедение и инженерия в штате Северная Каролина. «Это позволяет включать эти системы в технологии, где они в настоящее время не подходят из-за ограничений по весу или размеру, например, в автомобилях, кораблях, самолетах или технологиях, распределенных по интеллектуальной сети».

В статье, опубликованной в 2021 году, исследователи описали метод, который использует ионную имплантацию и активацию для легирования целевых областей в материалах GaN. В новой статье исследователи продемонстрировали, как эту технику можно использовать для создания реальных устройств. В частности, исследователи использовали селективно легированные материалы GaN для создания диодов Шоттки с барьером перехода (JBS).

«Силовые выпрямители, такие как диоды JBS, используются в качестве переключателей в каждой энергосистеме, — говорит Коллазо. «Но исторически они были сделаны из полупроводникового кремния или карбида кремния, потому что электрические свойства нелегированного GaN несовместимы с архитектурой диодов JBS», — добавляет он.

«Мы продемонстрировали, что вы можете выборочно легировать GaN для создания функциональных диодов JBS, и что эти диоды не только функциональны, но и обеспечивают более энергоэффективное преобразование, чем диоды JBS, в которых используются обычные полупроводники. Например, с технической точки зрения наш диод GaN JBS, изготовленный на собственной подложке GaN, имеет рекордно высокое напряжение пробоя (915 В). [corresponding to a maximum electric field of 3.3MV/cm]) и рекордно низким сопротивлением во включенном состоянии».

JBS имеет коэффициент идеальности 1,03, напряжение включения 0,75 В и удельное дифференциальное сопротивление в открытом состоянии 0,6 мОм·см.2.

«В настоящее время мы работаем с отраслевыми партнерами над расширением производства селективно легированного GaN и ищем дополнительные партнерские отношения для работы над вопросами, связанными с более широким производством и внедрением силовых устройств, в которых используется этот материал», — говорит Коллазо.

Статья была написана в соавторстве со Спиридоном Павлидисом, доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники в штате Северная Каролина; Шашват Раткантивар, исследователь с докторской степенью в штате Северная Каролина; Шейн Стейн, доктор философии. студент штата Северная Каролина; Хайден Брекенридж, бывший доктор философии. студент штата Северная Каролина; Эрхард Кон, научный сотрудник штата Северная Каролина и почетный профессор Ульмского университета в Германии; Златко Ситар, заслуженный профессор материаловедения и инженерии Kobe Steel в штате Северная Каролина и основатель компании Adroit Materials; Уилл Мекоуч, Сейджи Мита, Бакстер Муди, Прамод Редди, Джеймс Твиди и Ронни Кирст из Adroit Materials; и Кацпер Сераковский, Гжегож Камлер и Михал Бочковски из Института физики высоких давлений Польской академии наук.

Работа была поддержана главным образом Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) в рамках его программы PNDIODES в рамках грантов DE-AR0000873, DE-AR000149. Работа получила дополнительную поддержку Национального научного фонда США в рамках грантов ECCS-1916800, ECCS-1508854, ECCS-1610992, DMR-1508191 и ECCS-1653383; программа Office of Naval Research Global по международным совместным возможностям в области науки и технологий в рамках гранта N62909-17-1-2004; и Национальный центр исследований и разработок Польши (NCBR) в рамках гранта TECHMATSTRATEG-III/0003/2019-00.

диоды Шоттки

https://iopscience.iop.org/article/10.35848/

www.ece.ncsu.edu

http://adroitmaterials.com/

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь