功率器件作為能源控制領(lǐng)域的核心器件，無論是在電力、機(jī)械、交通等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，還是在通信、航天、高鐵、新能源等新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都有著巨大的市場潛能。相較于傳統(tǒng)的Si材料，GaN半導(dǎo)體具有禁帶寬度大、飽和漂移速度高、極限擊穿電場大、高電子遷移率和高熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，使得GaN功率器件在功率轉(zhuǎn)換、微波通信等高壓、大電流、高頻及高溫工作場合具有顯著的優(yōu)勢。

2023年5月5-7日，“2023碳化硅關(guān)鍵裝備、工藝及其他新型半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展論壇”在長沙召開。論壇在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的指導(dǎo)下，由極智半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)與中國電子科技集團(tuán)第四十八研究所等單位聯(lián)合組織。論壇圍繞“碳化硅襯底、外延及器件相關(guān)裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”、“關(guān)鍵零部件及制造工藝創(chuàng)新突破”、“產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新”、“氮化鎵與氧化鎵等其他新型半導(dǎo)體”，邀請產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)及高?？蒲性核砩钊胙杏?，攜手促進(jìn)國內(nèi)碳化硅及其他半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

期間，在“氮化鎵、氧化鎵及其他新型半導(dǎo)體”分論壇上，河北工業(yè)大學(xué)張紫輝教授分享了“GaN功率電子器件的物理建模與制備研究”主題報告。

報告圍繞GaN基肖特基勢壘二極管（SBD）展開了系統(tǒng)性研究，設(shè)計并制備了一種具有側(cè)壁場板終端的GaN基準(zhǔn)垂直SBD，其場板絕緣層為SiO2，該結(jié)構(gòu)以3 μm漂移區(qū)實(shí)現(xiàn)了近420 V的擊穿電壓；研究了一種基于GaN襯底的溝槽MOS型肖特基勢壘二極管結(jié)構(gòu) (TMBS)，對臺面的寬度、溝槽的深度、場板介質(zhì)層的厚度以及介質(zhì)層的類型進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。

并采用側(cè)壁場板的同時對臺面進(jìn)行傾斜化處理，可有效抑制表面電場和臺面拐角處的電場，進(jìn)而提高器件的擊穿電壓；設(shè)計并制備了一種混合邊緣終端，即p-NiO場環(huán)結(jié)合側(cè)壁場板結(jié)構(gòu)：在正向?qū)〞r，正偏的p-NiO/n-GaN可以有效減小臺面底部兩側(cè)的電子勢壘，從而增強(qiáng)其電流擴(kuò)展能力，降低比導(dǎo)通電阻；在反向截止?fàn)顟B(tài)下，反偏的p-NiO/n-GaN結(jié)合側(cè)壁場板可以有效增強(qiáng)臺面區(qū)域的電荷耦合效應(yīng)，從而減小電極接觸界面和臺面拐角處電場，實(shí)現(xiàn)1.1kV的擊穿電壓。

最后，報告還詳細(xì)探索了GaN基SBD表面及側(cè)壁刻蝕區(qū)域的表面態(tài)對擊穿電壓及載流子輸運(yùn)的影響，并提出了MIS結(jié)構(gòu)肖特基電極，并可實(shí)現(xiàn)3.3kV的GaN SBD的設(shè)計方案。

嘉賓簡介：張紫輝，2006年畢業(yè)于山東大學(xué)并獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2015年畢業(yè)于新加坡南洋理工大學(xué)并獲博士學(xué)位，后留校擔(dān)任南洋理工大學(xué)研究員，目前擔(dān)任河北工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，是河北省特聘專家、省特殊津貼專家、河北省青年拔尖人才、石家莊市管拔尖人才。主要研究寬禁帶半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件物理、芯片設(shè)計與仿真技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化推廣；已在Applied Physics Letters、IEEE Electron Devices、Optics Express、Optics Letters等領(lǐng)域內(nèi)權(quán)威SCI 期刊發(fā)表科研論文150余篇，其中以第一作者/通訊作者發(fā)表文章110余篇；參與出版學(xué)術(shù)專著5部；獲授權(quán)美國專利、中國國家專利共計34項(xiàng)，已經(jīng)完成成果轉(zhuǎn)化5項(xiàng)；先后主持國家自然科學(xué)基金等各類課題19項(xiàng)。