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詳細情報 |
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| GaN の帯域間隔: | 3.4 eV | Si のバンドギャップ: | 1.12 eV |
|---|---|---|---|
| 熱伝導性: | 130〜170W/m·K | 電子移動性: | 1000〜2000cm2/V·s |
| ダイレクトリ常数: | 9.5 (GaN),11.9 (Si) | 熱膨張係数: | 5.6ppm/°C (GaN),2.6ppm/°C (Si) |
| 一定したに格子をつけなさい: | 3.189 Å (GaN),5.431 Å (Si) | 転位密度: | 108~109cm−2 |
| メカニカル硬さ: | 9 モース | ワッフル直径: | 2インチ,4インチ6インチ8インチ |
| GaN 層厚さ: | 1〜10 μm | 基質の厚さ: | 500〜725 μm |
| ハイライト: | GaN-on-Si ((111) N/P T型基板,LED用の半導体基板 |
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製品の説明
GaN-on-Si ((111) N/P T型基板 エピタキシ 4インチ 6インチ 8インチ
GaN-on-Si 基質抽象
GaN-on-Si (111) 基質は高性能電子機器および光電子機器において,その広い帯域隙間,高い電子移動性,熱伝導性により不可欠である.この基板は,シリコンのコスト効率と拡張性を活用しますしかし,格子不一致やGaNとSi (111) の間の熱膨張差のような課題は,外位密度とストレスを減らすために対処する必要があります.先進的な表頭軸成長技術,MOCVDとHVPEなどの,結晶質を最適化するために使用されます. GaN-on-Si (111) 基質は,性能バランスを提供し,パワーエレクトロニクス,RFデバイス,LED技術で広く使用されています.費用既存の半導体製造プロセスとの互換性
GaN-on-Si基板の特性
シリコン上のガリウムナイトライド (GaN-on-Si) は,ガリウムナイトライド (GaN) の性質と,シリコン (Si) のコスト効率とスケーラビリティを組み合わせた基板技術である.GaN-on-Si基質は,特に電源電子機器で人気があります.,RFデバイス,およびLEDは,独自の特性により,以下は,GaN-on-Si基板のいくつかの主要な特性と利点です:
1.格子不一致
- GaNそしてそうだ異なる格子定数を持ち,重要な格子不一致 (~17%) に導きます.この不一致は,GaN層の脱位などの欠陥を引き起こす可能性があります.
- これらの欠陥を軽減するために,ガナとシの間で緩衝層がしばしば使用され,格子定数が徐々に移行する.
2.熱伝導性
- GaN高熱伝導性を有し,効率的な散熱を可能にし,高電力用途に適しています.
- そうだ熱伝導性が良さそうですが,GaNとSiの間の熱膨張係数の差は冷却中にGaN層のストレスと潜在的な裂け目につながる可能性があります.
3.費用と拡張性
- シリコンサファイアやシリコンカービッド (SiC) などの他の代替材料よりもはるかに安く,より広く利用可能である.
- シリコンウエファーはより大きなサイズ (12インチまで) で入手可能で,大量生産と低コストが可能である.
4.電気特性
- GaNシリコン (1.1 eV) と比べて幅が広い帯域隙 (3.4 eV) を有し,これは高い分解電圧,高い電子移動性,低導電損失をもたらす.
- これらの性質により,高周波,高電力,高温アプリケーションに理想的なGaN-on-Si基質が作られる.
5.デバイスの性能
- GaN-on-Siデバイスは,電子の移動性が優れ,飽和速度が高く,RFおよびマイクロ波アプリケーションで優れた性能をもたらすことが多い.
- GaN-on-SiはLEDにも使用され,その基板の電気的および熱的特性が高効率と明るさに寄与する.
6.メカニカルプロパティ
- シリコンは硬くて安定した基質を 提供しますしかし,格子不一致と熱膨張の違いによる GaN層の機械的ストレスは,注意深く管理する必要があります.
7.課題
- GaN-on-Si基板における主な課題は,高格子と熱膨張不一致を管理することであり,これはGaN層の裂け目,屈曲,または欠陥形成につながる可能性があります.
- バッファー層,エンジニアリングされた基板,最適化された成長プロセスなどの高度な技術が これらの課題を克服するために不可欠です
8.申請
- 電力電子機器: GaN-on-Siは高効率の電源変換機,インバーター,RF増幅機で使用される.
- LED: GaN-on-Si基質は,効率性と明るさのためにLEDで照明とディスプレイに使用されます.
- RF とマイクロ波装置: 高周波性能により,GaN-on-Siは無線通信システムにおけるRFトランジスタとアンプに最適です.
GaN-on-Si基質は,高性能なGaNの特性と,シリコンの大規模製造を統合するための費用対効果の高いソリューションです.様々な高度な電子アプリケーションで重要な技術になります.
| パラメータカテゴリ | パラメータ | 値/範囲 | コメント |
|---|---|---|---|
| 物質 の 特質 | GaN の帯域間隔 | 3.4 eV | 高温,高電圧,高周波のアプリケーションに適した広帯域半導体 |
| Si のバンドギャップ | 1.12 eV | シリコンが基質材料として良いコスト効率を提供します | |
| 熱伝導性 | 130〜170W/m·K | GaN層の熱伝導性;シリコン基板は約149 W/m·K | |
| 電子移動性 | 1000〜2000cm2/V·s | GaN層における電子移動性は,シリコンよりも高い | |
| ダイレクトリ常数 | 9.5 (GaN),11.9 (Si) | GaNとSiの電解定数 | |
| 熱膨張係数 | 5.6ppm/°C (GaN),2.6ppm/°C (Si) | GaNとSiの熱膨張係数の不一致,ストレスを引き起こす可能性がある | |
| 格子定数 | 3.189 Å (GaN),5.431 Å (Si) | GaNとSiの格子定数不一致は 変位を引き起こす可能性があります | |
| 変位密度 | 108~109cm−2 | エピタキシアル成長過程に応じて,GaN層における典型的な脱位密度 | |
| メカニカル硬さ | 9 モース | 耐磨性と耐久性を提供するGaNの機械的硬さ | |
| ウェファーの仕様 | ワッフル直径 | 2インチ,4インチ6インチ8インチ | Si ワッフル上のGaNの一般的なサイズ |
| GaN 層厚さ | 1〜10 μm | 特定のアプリケーションのニーズに応じて | |
| 基板の厚さ | 500〜725 μm | 機械的強度に関するシリコン基板の典型的な厚さ | |
| 表面の荒さ | < 1 nm RMS | 磨き後の表面の荒さ,高品質の表頭生長を保証する | |
| ステップの高さ | < 2 nm | GaN層のステップの高さ,デバイスの性能に影響を与える | |
| ウェッファー・ボー | < 50 μm | 波紋弓,プロセス互換性に影響を与える | |
| 電気特性 | 電子濃度 | 1016〜1019cm−3 | GaN層のn型またはp型ドーピング濃度 |
| 耐性 | 10−3−10−2 Ω·cm | GaN層の典型的な抵抗性 | |
| 断裂 電場 | 3 MV/cm | 高電圧装置に適した高分解フィールド強度 | |
| オプティカルプロパティ | 放出波長 | 365~405nm (UV/ブルー) | LEDやレーザーで使用されるGaN材料の放出波長 |
| 吸収係数 | ~104cm−1 | 可視光範囲におけるGaNの吸収係数 | |
| 熱特性 | 熱伝導性 | 130〜170W/m·K | GaN層の熱伝導性;シリコン基板は約149 W/m·K |
| 熱膨張係数 | 5.6ppm/°C (GaN),2.6ppm/°C (Si) | GaNとSiの熱膨張係数の不一致,ストレスを引き起こす可能性がある | |
| 化学特性 | 化学的安定性 | 高い | GaNは腐食耐性があり,厳しい環境に適しています |
| 表面処理 | 塵のない,汚染のない | GaN ワッフル表面の清潔性要件 | |
| メカニカルプロパティ | メカニカル硬さ | 9 モース | 耐磨性と耐久性を提供するGaNの機械的硬さ |
| ヤングのモジュール | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | 装置の機械的特性に影響する,GaNとSiのヤングのモジュール | |
| 生産パラメータ | エピタキシャル成長方法 | MOCVD,HVPE,MBE | GaN 層のための一般的な上軸生長方法 |
| 収益率 | プロセスの制御とウエファーサイズによって異なります | 産出量は,流出密度やウエファー弓などの要因によって影響されます. | |
| 成長温度 | 1000〜1200°C | GaN 層の表軸生長のための典型的な温度 | |
| 冷却速度は | 制御された冷却 | 熱圧とウエファー弓を防ぐために通常冷却速度は制御されています |
ガン-オン-シ基板 本物の写真
GaN-on-Si基板の適用
GaN-on-Si基質は主にいくつかの主要な用途で使用されます.
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電力電子機器: GaN-on-Siは,高効率,高速スイッチ速度,高温で動作する能力により,電源や電源に理想的に利用される.電気自動車再生可能エネルギーシステム
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RF装置: 高電源と周波数性能が重要な5G通信とレーダーシステムにおいて,RF増幅器とマイクロ波トランジスタにGaN-on-Si基質が使用されています.
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LED技術: GaN-on-SiはLEDの製造に使用され,特に青と白のLEDでは,照明とディスプレイのコスト効率的でスケーラブルな製造ソリューションを提供しています.
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光検出器とセンサー: GaN-on-Siは,UV光検出器や様々なセンサーにも利用され,GaNの幅広く,UV光に高い感度がある.
これらのアプリケーションは,現代の電子機器および光電子機器におけるGaN-on-Si基板の汎用性および重要性を強調しています.
Q&A
Q:なぜGANがSに勝ったのか?
A: その通り高性能電子機器に費用対効果の良いソリューションを 提供していますシリコン基板のスケーラビリティと手頃な価格で. GaNは高周波,高電圧,高温アプリケーションに最適であり,電力電子機器,RFデバイス,LEDの優れた選択となっています.シリコン基板により,より大きなワッフルサイズが可能です.格子不一致や熱膨張差などの課題があるものの,先進的な技術がこれらの問題を軽減するのに役立ちます現代の電子および光電子アプリケーションのための説得力のある選択肢です.
Q:ガン-オン-シとは?
A:GaN-on-Siは,シリコン (Si) 基板上に育ったガリウムナイトリド (GaN) 層を指します.GaNは,高い電子移動性,熱伝導性,高圧と高温で動作する能力シリコンで栽培された場合,GaNの先進的な性質とシリコンのコスト効率と拡張性を組み合わせます.これは,パワー電子のアプリケーションに理想的なGaN-on-Siになります.RF装置高性能の電子機器や光電子機器.シリコンとの統合により,より大きなウエファーサイズと既存の半導体製造プロセスとの互換性が可能です.格子不一致のような課題は管理する必要がある.