氮化镓电晶体 _生活百科

氮化镓电晶体【氮化镓电晶体】法国和瑞士科学家首次使用氮化镓在(100)-硅(晶体取向为100)基座上，成功製造出了性能优异的高电子迁徙率电晶体(HEMTs) 。
基本介绍中文名：氮化镓电晶体
类别：电晶体
类型：氮化镓
国家：法国、瑞士
简介法国和瑞士科学家首次使用氮化镓在(100)-硅(晶体取向为100)基座上，成功製造出了性能优异的高电子迁徙率电晶体(HEMTs) 。此前，氮化镓只能用于(111)-硅上，其广泛使用的由硅製成的互补性金属氧化半导体(CMOS)晶片一般在(100)-硅或(110)-硅晶圆上製成。这表明，新电晶体能同由(110)-硅製成的CMOS晶片兼容，科学家可据此研製出兼具CMOS晶片的计算能力和氮化镓电晶体大功率容量的混合电子元件，以获得更小更快、能耗更低的电子设备。相关论文发表于《套用物理学快报》(AppliedPhysicsExpress) 。製造工艺电晶体主要由硅製成，用在高电压电路中，其作用是计算以及增强电子射频信号。瑞士苏黎世联邦高等工学院(ETH)的科伦坡·博罗内斯说：“硅是上帝赐予工程师们的礼物。硅不仅是做基座，也是做半导体和晶片的基本材料。”然而，硅也有缺陷。当温度超过200摄氏度后，硅基设备开始出故障。氮化镓电晶体能应对1000摄氏度以上的高温;其能应对的电场强度也是硅的50多倍，这使科学家们可用氮化镓製造出更快的电子线路。博罗内斯说：“这一点对于通讯来说尤为重要，因为工程师们能藉此更快更有效地处理信息。”但科学家们一直认为氮化镓技术太过昂贵，不能取代硅技术。不过，最近工程师们开始利用氮化镓在构建动力电子设备方面的优势，希冀研发出更快、更耐热、能效更高的电晶体。因为氮化镓和硅这两种材料的属性不同，很难将两者结合在一个晶圆上，并且在加热过程中可能也会产生裂痕。不过，在最新研究中，博罗内斯和法国国家科学研究中心的科学家成功地将氮化镓种植在(100)-硅晶圆上，製造出了新的氮化镓电晶体，也解决了高温可能产生裂痕的问题。(100)-硅基座的成本为每平方厘米50美分，比常用的蓝宝石或碳化硅基座更便宜(碳化硅基座的成本为每平方厘米5美元至20美元) ，大大降低了氮化镓技术的成本。科学家们也可以使用硅製造出直径为30厘米的大晶圆，用蓝宝石或碳化硅则无法做到这些。性能氮化镓具有良好的耐热性能，因此由其製成的动力电子设备几乎不需要冷却。博罗内斯表示，如果移动通讯基站配备氮化镓电晶体，运营商将不再需要高能耗的冷却系统。照明能耗约占全球能耗的20% ，用氮化镓製成的一个5瓦的灯泡与传统60瓦的白炽灯一样明亮，因此，氮化镓有助于为照明领域节省大量能源。