GaN araştırması bir çapraz konuşma ise
Karşılıklı konuşma sanatı söz konusu olduğunda, hepimiz bir kişiyi, yani mizahi ve komik öğretmen Guo Degang'ı düşünürüz. Ancak Guo'nun klasiklerinin, Yu Qian'ın mükemmel işbirliğinden ayrılamaz olduğunu inkar edemeyiz. Çapraz konuşma sanatı gibi, bilimsel araştırma da karşılıklı işbirliğini gerektirir. Silikon (Si) malzemelerin (dünyadaki yarı iletken yongaların ve cihazların% 95'inden fazlasının temel işlevsel malzeme olarak silikon gofretler kullanılarak üretildiği) bilgi toplumunun gelişimini ve ilerlemesini desteklediği ve insanların yaşam tarzlarını tamamen değiştirdiği sıklıkla söylenir. Bununla birlikte, silikon dioksit (SiO2) "şampiyonu" nun ortaya çıkması ve işbirliği olmadan, Si tabanlı yarı iletken cihazların günümüzün klasik ve parlaklığını elde etmesi zordur.
Güç yarı iletken malzemelerin yeni bir yıldızı olarak, GaN malzemelerinin performansı araştırmacıların gözlerini parlattı.Bant aralığı Si'ninkinin 3 katından fazla, kırılma direnci Si'nin 10 katından fazla ve elektron hareketliliği Si'nin 2 katı. Daha çok kez. GaN malzemelerle güç cihazları yapmak, güç kaynağının dönüşüm verimliliğini artırabilir ve güç kaynağının hacmini ve kalitesini azaltabilir.Bu nedenle, yoğun ilgi gördü ve GaN tabanlı güç cihazlarını yeni nesil güç cihazlarının güçlü bir rakibi haline getirdi. Bununla birlikte, Si bazlı cihazlarla karşılaştırıldığında, GaN materyalleri yalnızdır ve buna uygun bir "tercih edilebilir" bulunmamıştır. Bu nedenle, GaN'in bu mükemmel "eğlencesi" için "nefesin" nasıl bulunacağı, araştırmacıların çözmesi gereken acil sorunlardan biri haline geldi.
Araştırmacı Zhang Baoshun'un Çin Bilimler Akademisi Suzhou Nanoteknoloji Enstitüsü nano işleme platformundaki araştırma grubu, yüksek voltajlı ve yüksek güçlü GaN tabanlı güç elektroniği cihazlarının araştırılmasına kendini adamıştır. GaN cihazları için doğru "şampiyonu" bulmak ve cihazların performansını iyileştirmek için araştırma grubu, geleneksel düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LPCVD) sistemini değiştirdi ve dünyada ilk kez yerinde plazma işlemeyi geleneksel LPCVD biriktirme ile birleştirmeyi önerdi. Dielektrik tabakayı biriktirmek için. N2 plazma işlemi sadece GaN yüzeyindeki nitrojen boşluklarını telafi etmekle kalmaz, aynı zamanda yüzeydeki doğal oksit tabakasını da azaltır, böylece GaN, mükemmel "puf" ve "eğlence" olan LPCVD-SiNx'in mükemmel kombinasyonunu elde eder. Bu teknoloji ile yapılan güç elektroniği cihazları için, eşik histerezisi orijinal 7.1 V'den mevcut yüksek tarama geçidi voltajı olan 186 mV'ye düştü ( > 20 V'ta en iyi sonuç). Cihazın eşik stabilitesi, Şekil 2'de gösterildiği gibi önemli ölçüde iyileştirilmiştir. GaN ve LPCVD-SiNx arasındaki arayüz durumunun azaltılması, hata durumunda kanaldaki elektronların yakalanmasını engellediğinden, cihazın dinamik özellikleri iyileştirilir. 600 V off-state gerilim altında, cihazın açık direnci yalnızca 1,18 kat artar (geleneksel cihaz Yaklaşık 200 kez), Şekil 3'te gösterildiği gibi. Bu çalışma, GaN tabanlı cihazların "tercihini" bulmak için yeni bir fikir sunmaktadır. Elde edilen yüksek performanslı GaN güç elektroniği cihazları, şarj cihazı, elektrikli araçlar, insansız sürüş ve kablosuz şarj alanlarında yaygın olarak kullanılabilir.Cihazların kapsamlı performansı Dünyanın ön saflarında yer almaktadır. İlgili sonuçlar en son IEEE Electron Device Letters, 2017, 38, 236'da yayınlandı.
Şekil 1 (a) Yerinde nitrojen plazma işlemi AlGaN / GaNMIS-HEMTs yapı kesit diyagramı; (b) Modifiye LPCVD (düşük basınçlı buhar biriktirme) sisteminin şematik diyagramı
Şekil 2 (a) Farklı ileri tarama geçit voltajları altında yerinde N2 plazma tedavisi olan ve olmayan MIS-HEMT cihazlarının eşik histerezisi; (b) Cihazın ileri tarama geçit voltajı ve eşik histerezisi, bildirilen literatür ile karşılaştırılmıştır. Sonuçların karşılaştırılması
Şekil 3 (a) Yerinde plazma işlemi olmadan MIS-HEMT cihazlarının dinamik özellikleri; (b) Yerinde plazma işleminden sonra MIS-HEMT cihazlarının dinamik özellikleri
Şekil 4 GaN güç elektroniği cihazlarının geniş uygulaması
Şekil 5 Araştırma grubunun tüm üyeleri
Yazar, Çin Bilimler Akademisi Suzhou Nanoteknoloji ve Nanobiyonik Enstitüsü'nde doktora öğrencisidir.
