以金剛石、氧化鎵、氮化鋁、氮化硼、石墨烯等為代表的超寬禁帶半導體材料與其他先進電子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,也越來越得打國內外的重視。
由于具有載流子遷移率高、載流子飽和漂移速率大、擊穿場強大等性能,金剛石是研制大功率、高溫、高頻等高性能半導體器件的理想材料,被行業譽為“終極半導體材料”。想要實現芯片級金剛石的工業化,需要克服提高金剛石純度、制作大尺寸金剛石薄片等一系列系統性技術挑戰。氧化鎵在耐壓、電流、功率、損耗等維度都有其優勢,大功率、高效率電子器件還處于實驗室階段的研發,在大規模實際應用方面還有欠缺。中國已將氧化鎵列入“十四五重點研發計劃”。隨著技術的進步,超寬禁帶材料會與寬禁帶半導體材料一起開拓更為廣闊的應用市場。
2023年2月7-10日,開年盛會,第八屆國際第三代半導體論壇(IFWS)&第十九屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA)于蘇州凱賓斯基大酒店勝利召開
本屆論壇是在國家科學技術部高新技術司、國家科學技術部國際合作司、國家工業與信息化部原材料工業司、 國家節能中心、國家新材料產業發展專家咨詢委員會、江蘇省科學技術廳、蘇州市科學技術局、蘇州工業園區管理委員會的大力支持下,由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)、中關村半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、國家第三代半導體技術創新中心(蘇州)聯合主辦。江蘇第三代半導體研究院、蘇州市第三代半導體產業創新中心、蘇州納米科技發展有限公司、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所、北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦。論壇還得到了來自國內以及美國、日本、德國、瑞典、英國、意大利、波蘭、澳大利亞、新加坡等國家和地區近70家組織機構、近90家行業代表性實力企業的支持。
期間,由牛津儀器科技(上海)有限公司、蘇州思體爾軟件科技有限公司、江蘇第三代半導體研究院協辦支持的“超寬禁帶半導體材料與器件“分論壇如期召開。該技術分論壇備受行業關注,在上、下兩場中主題報告十分豐富,來自國內外科研院所與代表企業的專家們帶來前沿報告,分享超寬禁帶及其他新型半導體材料與器件領域的最新進展。
西安電子科技大學副校長、教授張進成做了題為“氧化鎵功率器件耐壓和功率優值的研究”的主題報告
香港科技大學副教授黃文海做了題為“橫向和縱向β-Ga2O3功率MOSFET的十年進展”的主題報告
中山大學佛山研究院院長,中山大學半導體照明材料及器件國家地方聯合工程實驗室主任、教授王鋼做了題為“新型寬禁帶壓電半導體材料ε-Ga2O3及其在射頻諧振器中的應用”的主題報告
西安電子科技大學教授韓根全做了題為“氧化鎵異質結功率晶體管”的主題報告
國家納米科學中心研究員,中科院納米標準與檢測重點實驗室副主任劉新風做了題為“利用泵浦-探測瞬態反射顯微技術測定立方砷化硼的高雙極性遷移率”的主題報告
北京大學工學院特聘研究員宋柏做了題為“超高熱導率立方砷化硼和氮化硼晶體”的主題報告
中國科學院半導體所研究員張興旺做了題為“超寬禁帶六方氮化硼二維原子晶體及其光電器件”的主題報告
復旦大學微電子學院教授盧紅亮做了題為“Ga2O3光電二極管的可控制備及應用“的主題報告
湖北大學教授何云斌帶來了MgO(100)作為異質外延生長的載體高質量的β-Ga2O3薄膜和相關高靈敏度日盲紫外光電探測器的研究進展與成果。報告顯示,自驅動PD在Au和Al之間表現出整流行為電極,BaTiO3極化可以調節自驅動PD性能。
南京大學的汪正鵬帶來了題為”NiO/Ga2O3異質結二極管中深能級陷阱和載流子輸運機制研究“的主題報告,報告分析了β-Ga2O3中陷阱的能級和空間分布,NiO/Ga2O3異質結二極管中陷阱介導的雙極載流子輸運。報告指出,β-Ga2O3中陷阱的空間分布已被揭示,因為E2和E2*是體陷阱,E3是近表面陷阱(<180nm)。溫度相關電流-電壓特性的定量建模表明,在前向亞閾值傳導區域中,由激活能為0.64eV的多數載流子陷阱態介導的改進的Shockley Read Hall(SRH)復合主導了陷阱輔助隧穿過程。高反向偏壓下的泄漏機制由勢壘高度為0.75eV的β-Ga2O3體阱的Poole-Frenkel發射控制,這通過等溫電容瞬態光譜分析確定了能量水平為EC−0.75 eV的大多數體阱來支持。
哈爾濱工業大學教授朱嘉琦做了題為”單晶金剛石肖特基半導體器件研究“的主題報告
中國電科首席科學家、中國電科13所研究員、專用集成電路國家級重點實驗室常務副主任馮志紅做了題為”金剛石微波功率器件進展“的主題報告
日本國立物質材料研究所研究員廖梅勇做了題為”半導體金剛石n型電子器件和MEMS“的主題報告
西安電子科技大學教授張金風帶來了題為”MPCVD法金剛石同質外延生長及MOS器件技術”的主題報告,介紹了CVD金剛石的生長與表征,金剛石MOS器件的模擬、制備和表征的研究成果,報告指出,西電大學已經實現了高純度晶體、高質量厚晶體和英寸尺寸馬賽克晶片的生長,并且有少量供應。為了將生長的板材變成實用的基材,中國的研究人員仍需在開發高效、高水平的金剛石拋光工藝,特別是大尺寸加工方面付出巨大努力。C-H金剛石MOSFET仍然是主流的金剛石電子器件結構。低移動性限制了設備在頻率、靜態功耗和微波功率方面的性能。但黎明即將到來,將2DHG在C-H金剛石表面的遷移率提高幾倍,因此,類似GaN HEMT的開發方式可能用于金剛石MOSFET。西電大學制造了具有各種柵極電介質、高頻器件、常閉器件和共源共柵逆變器的金剛石MOSFET,并取得了相當好的性能。高性能金剛石FET的研究仍在進行中。
大連理工大學副教授張赫之帶來了題為”在高Al組分AlGaO/藍寶石基板上生長高質量β-Ga2O3厚膜的研究“的主題報告,報告介紹了高鋁組分AlGaO緩沖層的制備, AlGaO/sapphire基板快速異質外延Ga2O3 的研究進展與成果,研究展望了同質襯底生長以及生長條件持續優化,AlGaO/sapphire上生長(001)、(010) β-Ga2O3厚膜,碳還原法生長Sn摻雜β-Ga2O3厚膜,其他異質襯底生長的研究(硅基,碳化硅)。
沙特阿卜杜拉國王科技大學副教授李曉航做了題為”面向柔性和垂直電子器件的外延氧化鎵薄膜“的主題報告
鄭州大學副教授楊珣做了題為”金剛石深紫外光電探測器研究“的主題報告
山東大學副教授穆文祥做了題為”β-Ga2O3單晶的體晶生長與性能“的主題報告
英國布里斯托大學新興技術系主任、教授Martin KUBALLUl 帶來了”trawide Bandgap Ga2O3 Technologies - Benefits of Heterogeneous Integration“的線上報告
蘇州思體爾軟件科技有限公司副總經理付昊做了題為”超寬禁帶半導體氧化鎵及金剛石的晶體生長模擬研究“的主題報告
中國科學技術大學周凱做了題為”基于表面電位的β-Ga2O3功率MOSFET緊湊模型“的主題報告
中國科學技術大學周凱分享了基于表面電位的β-Ga2O3功率MOSFET緊湊模型的研究成果,報告結合表面電位模型、堆芯漏電流模型以及模型驗證和模型測試,介紹了最新研究成果。其中,根據失真理論,單音諧波平衡仿真結果證明了模型在小信號和大信號區域的正確行為。Gummel對稱性測試用于驗證模型的對稱性和連續性特征,并測試模型在漏-源對稱性方面的正確性。