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宽禁带半导体材料新进展
氮化铝(AlN)材料
体单晶制备方法：物理气相传输法( PVT) 发展动态： 美国Crystal IS公司、俄罗斯N-Crystals公 司在该领域处于领先地位,可以制备出直径 为2inch(5.08cm)的体单晶
2 011年德国埃朗根一纽伦堡大学已利用AIN籽 晶生长出直径为25mm、厚度为15 m m 的AIN体 单晶 美国北卡罗莱纳州立大学于2010年获得了直径 为15 m m 高度为] 5 mm的无裂纹AIN晶圆．并于 2011年利用AIN衬底外延生长了高质量的A l N、 AlGaN薄膜 阻碍因素：籽晶的选取（AlN、SiC、AlN/SiC）
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
基 本 结 构 图
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
Band energy (eV)
GaN-AlN-SiC组态的稳定性
1Ha=27.2eV
Potential energy (Ha)
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
GaN–AlN–(4H)SiC新型光触发功率半导体器件
• 电学特性
未来展望
随着宽禁带半导体材料工艺技术的不断进步 、成熟，新结构的功率半导体器件的应用越来越 广泛。而GaN-AlN-4H-SiC OT PSD较好的开关 特性、增益以及阻断特性表明由于GaN较短的载 流子寿命和很好的光吸收效率（而这对高频率功 率电子器件十分关键）和光吸收能力（这对减少 激光成本非常重要）以及碳化硅很高的热导率， 以SiC作为衬底的GaN外延材料必将在未来的功 率半导体器件、高频、高压功率器件、以及光电 领域中广泛应用。
主要内容
• 几种主要半导体材料的物理属性 • 宽禁带半导体材料新进展 • GaN-AlN-(4H)SiC新型光触发功率
半导体器件
• 未来展望
几种主要半导体材料的物理属性（300K）
宽禁带半导体材料新进展
4 H-SiC晶圆和外延材的质量已经相当高，美国 Cree公司能够提供商业化生产的100毫米零微管碳 化硅基底，并且已经展示了高品质150毫米碳化硅 基底。
GaN材料新进展
阻碍GaN材料发展的因素
没有合适的单晶衬底材料 位错密度太大 无法实现p型轻掺杂
氮化镓器件的衬底选择
晶格失配率小的材料 硅、碳化硅和蓝宝石 （ 其 中 碳化硅与氮化镓匹配得更好 一些,二者的晶格失配仅有3.3%, 而蓝宝石和氮化镓的晶 格失配高达14.8% ， 此外,碳化硅的 热 导 率 比氮化镓高,对 改善大功率器件的温度特性也大有好处） 因此，目前，选用SiC作为衬底生长GaN是许多研究者关 注的一个方面。
工作原理（发射极零偏压、集 电极正偏压）
基区注入光脉冲时，载流 子在能带之间跃迁，并导致电 子空穴倍增，当基区中的光生 电子向集电区移动时，空穴就 会复合掉一小部分从发射极注 入的电子，大多数未被复合的 电子就到达集电极
随着光脉冲的断开，基区 中载流子快速复合，PSD便处 于关态，同时，异质pn结将承 受很大的发射极、集电极电压 。