“有一種材料蘊含著超越碳化硅的潛力”——日本信息通信研究機構(NICT)的東脅正高(NICT未來ICT研究所綠色ICT器件尖端開發中心主任)的研究組把目光對準了氧化鎵(Ga2O3)。因為與碳化硅和氮化鎵(GaN)相比,氧化鎵能夠以低廉的成本,制造出耐壓高、損耗低的功率半導體。
氧化鎵有多種晶體結構,β型最為穩定。β型氧化鎵的帶隙高達4.8~4.9eV。相當于硅的4倍以上,甚至比碳化硅的3.3eV、氮化鎵的3.4eV還要高(圖8)。而且,左右功率半導體性能的低損耗性的指標“Baliga優值指數”約是碳化硅的10倍、氮化鎵的4倍。
圖8:利用氧化鎵試制MOSFET
信息通信研究機構等研究組正在開發使用β型氧化鎵的新一代功率半導體(a)。并對使用該材料的耗盡型MOSFET的工作情況進行了確認(b)。(圖:《日經電子》根據信息通信研究機構的資料制作)
東脅等人已經在2012年試制β型氧化鎵MESFET(metal semiconductorfield effect transistor),并對工作情況進行了確認。這次又使用該材料試制了耗盡型MOSFET。試制品的耐壓為370V,加載+4V的柵極電壓時,最大漏電流密度為39mA/mm。漏電流的開關比在100℃下為107左右,在250℃的高溫下也保持住了104左右的水平。漏電流開關比的實用水平為106~107上下。
NICT為了推動氧化鎵的開發,在2013年12月1日成立了“綠色ICT器件尖端開發中心”。擔任主任的東脅意氣風發地表示,“我們將從2020年開始供應氧化鎵功率半導體樣品,在2025年之前正式投入量產”。

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