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臺灣團隊研發出革命性半導體材料

時間:2019-07-09 來源:自由時報 作者:研究咨詢部 點擊:264

來自臺灣的陳志泰博士為全球半導體材料帶來革命性突破,研究團隊以獨特的磊晶技術,制造氮化鎵成長于碳化硅基板這項材料,缺陷比傳統方式減少100到1000倍、總磊晶層厚度薄20倍,可承受電壓可達1500伏特以上,研究除了登上國際期刊Applied Physics Letters,他與瑞典教授共同創辦的半導體材料公司SweGaN AB,今年被瑞典媒體評選為瑞典33大最具潛力新創公司。傳統硅晶半導體因為發展局限面臨瓶頸,學界和產業界不斷尋找下一代的半導體材料替代,陳志泰表示,團隊突破傳統磊晶技術,尋找到溫度、壓力和化合物比例的特殊最佳配方,讓全世界看到新的可能性,將能用來制作高頻高功率電子元件,主要應用于太空與國防等領域,更是未來電動車和5G網路基地臺的關鍵性材料。

陳志泰指出,傳統磊晶技術因為異質磊晶結構的晶格不匹配,不同分子間大小差異造成錯位,而使材料產生缺陷,傳統方式試圖加入了很多緩沖層來減少缺陷,因此厚度通常在2000奈米到6000奈米,但是厚度越厚,電阻越大,產生的熱就會越多,造成散熱較差,而且因為結構缺陷密度高,電壓只能承載到650伏特。

陳志泰團隊克服許多限制找到新的磊晶成長方式,他指出,團隊研發出來的方法,可以有效抑制結構缺陷發生,缺陷比傳統的少100到1000倍,幾乎完美的緩沖層,讓材料厚度只有不到300奈米,比傳統方式薄20倍,承載電壓可以達到1500伏特以上。

陳志泰說,在碳化硅和氮化鎵的合成材料中,他們是全球第一個能把材料做到這么薄,同時結合碳化硅和氮化鎵的優勢,氮化鎵具有很高的電子遷移率,碳化硅則有很好的臨界電場且散熱好,合成的材料同時能承受高電流與高電壓,電壓可以涵蓋目前任何應用,電流比第二代半導體砷化鎵高5倍以上。

研究磊晶技術已經長達15年的陳志泰說,他原本在臺灣的臺大凝態中心與中央研究院原子與分子研究所,由陳貴賢博士與林麗瓊博士領導的實驗室進行磊晶技術研究,因為看中瑞典應用面的研究,所以2009年到瑞典林雪平大學(Link?ping University) 深造,5年前與教授Erik Janzén和Olof Kordina一同創辦公司SweGaN AB。未來希望跟臺灣會有更密切的連結,一同與臺灣半導體產業再往前突破。


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