11月25-27日,由深圳市龍華區科技創新局特別支持,國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)主辦,深圳第三代半導體研究院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的第十六屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2019)暨2019國際第三代半導體論壇(IFWS 2019)在深圳會展中心召開。
11月26日上午,“超寬禁帶半導體技術” 分會如期召開。本屆分會由蘇州鍇威特半導體股份有限公司、中國電子科技集團第十三研究所、國家電網全球能源互聯網研究院有限公司、英諾賽科科技有限公司協辦。
以金剛石、氧化鎵、氮化鋁、氮化硼等為代表的超寬禁帶半導體材料的研究和應用,近年來不斷獲得技術的突破。超寬帶半導體材料具有更高的禁帶寬度、熱導率以及材料穩定性,在新一代深紫外光電器件、高壓大功率電力電子器件等意義重大的應用領域具有顯著的優勢和巨大的發展潛力。
日本國立佐賀大學同步輻射光應用研究中心主任、電氣電子系教授郭其新,西安電子科技大學教授張金風,瑞士Microdiamant研發部門負責人Christian JENTGENS,鄭州大學教授、日本名古屋大學客座教授劉玉懷,西安交通大學副教授李強,北京大學劉放、中國科學技術大學趙曉龍等來自中外嘉賓聯袂帶來精彩報告。
日本國立佐賀大學同步輻射光應用研究中心主任、電氣電子系教授郭其新,西安電子科技大學教授張金風,瑞士Microdiamant研發部門負責人Christian JENTGENS,鄭州大學教授、日本名古屋大學客座教授劉玉懷,西安交通大學副教授李強,北京大學劉放、中國科學技術大學趙曉龍等來自中外嘉賓聯袂帶來精彩報告。
會上,西安電子科技大學教授張金風做了題為“金剛石超寬禁帶半導體材料和器件新進展”的主題報告。她介紹說,金剛石屬于新興的超寬禁帶半導體材料,具有禁帶寬度大,耐擊穿,載流子遷移率高,熱導率極高,抗輻照等優點。在熱沉,大功率、高頻器件,光學窗口,量子信息等領域具有極大應用潛力。
報告中介紹了大尺寸金剛石單晶的制備方法最成功的是同質外延的克隆拼接生長方法和在Ir襯底上異質外延的生長方法。她表示,實現室溫下高電離率的體摻雜尤其是N型摻雜仍然比較困難,主要在高壓二極管方面有一些應用;而場效應管器件主要依靠氫終端金剛石P型表面電導來實現。氫終端金剛石場效應管已經實現了飽和輸出電流密度1.3A/mm,擊穿電壓2kV,截止頻率53GHz,最大振蕩頻率120GHz,1GHz連續波輸出功率密度3.8W/mm等器件性能。
在金剛石材料生長方面,西安電子科技大學在國內首次報道了單晶金剛石的有效擴徑生長,實現了國內公開報道的邊長最大(10 mm)的金剛石CVD單晶材料,材料質量達到了元素六公司標準級單晶水平。首次對氫終端金剛石表面的二維空穴氣的低場遷移率隨溫度和載流子濃度的變化關系給出了定量理論解釋。
在高性能金剛石MOSFET器件研究方面,我們率先開展了MoO3柵介質的金剛石MOSFET器件研究。與國際上報道的同等柵長金剛石MOSFET器件相比,我們研制的器件的導通電阻降低到了三分之一,同時,跨導提高了約3倍。同時證明了器件在200℃下工作的熱穩定性。相關的結果兩次發表在微電子領域頂級快報IEEE Electron Device Letters 上面。這分別是中國大陸在金剛石電子器件研究方面發表在IEEE期刊上面的第一篇和第二篇文章。基于低溫ALD氧化鋁柵介質和鈍化層,柵長 2 μm的金剛石 MOSFET 器件實現了高達 339 mA/mm 的飽和輸出電流,這是目前報道的同等柵長金剛石 MOSFET 器件的最高值之一;還驗證了器件的連續工作穩定性。
最后,她還介紹了近期還實現了高性能增強型金剛石MOSFET,制備出便于集成的高性能增強型鐵電柵介質金剛石MOSFET,首次觀測了金剛石MOSFET的脈沖開關特性等。面向未來,金剛石MOSFET向高溫高壓器件和微波功率器件發展,仍有相當大的挑戰。我們將不懈努力,推動金剛石超寬禁帶半導體材料和器件的研究發展。
(內容根據現場資料整理,如有出入敬請諒解)