GaN氮化鎵材料，主要適用于哪些領(lǐng)域

氮化鎵 (GaN) 技術(shù)是一項(xiàng)相對(duì)較新的半導(dǎo)體技術(shù)，氮化鎵(GaN)晶體管于20世紀(jì)90年代才被發(fā)現(xiàn)。前面金譽(yù)半導(dǎo)體講過，它與半導(dǎo)體材料中第一代的Si以及第二代的GaAs等相比，GaN功率器件的性能具有明顯優(yōu)勢(shì)。GaN器件是平面器件，與現(xiàn)有的Si半導(dǎo)體工藝兼容性強(qiáng)，因此更容易與其他半導(dǎo)體器件集成，進(jìn)一步降低用戶的使用門檻，并在不同應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)它的屬性和優(yōu)勢(shì)，很有可能徹底改變世界。

GaN能應(yīng)用在哪些領(lǐng)域?

1、新型電子器件

GaN材料系列具有低的熱產(chǎn)生率和高的擊穿電場(chǎng)，是研制高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料。目前，隨著 MBE技術(shù)在GaN材料應(yīng)用中的進(jìn)展和關(guān)鍵薄膜生長(zhǎng)技術(shù)的突破，成功地生長(zhǎng)出了GaN多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)。用GaN材料制備出了金屬場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET）、異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HFET)、調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MODFET）等新型器件。調(diào)制摻雜的AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)具有高的電子遷移率(2000cm2/v·s)、高的飽和速度(1×107cm/s)、較低的介電常數(shù)，是制作微波器件的優(yōu)先材料；GaN較寬的禁帶寬度(3.4eV) 及藍(lán)寶石等材料作襯底，散熱性能好，有利于器件在大功率條件下工作。

2、光電器件

GaN材料系列是一種理想的短波長(zhǎng)發(fā)光器件材料，GaN及其合金的帶隙覆蓋了從紅色到紫外的光譜范圍。自從1991年日本研制出同質(zhì)結(jié)GaN藍(lán)色 LED之后，InGaN/AlGaN雙異質(zhì)結(jié)超亮度藍(lán)色LED、InGaN單量子阱GaNLED相繼問世。目前，Zcd和6cd單量子阱GaN藍(lán)色和綠色 LED已進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段，從而填補(bǔ)了市場(chǎng)上藍(lán)色LED多年的空白。

3.無人駕駛技術(shù)中的應(yīng)用

我們知道激光雷達(dá)使用激光脈沖快速形成三維圖像或?yàn)橹車h(huán)境制作電子地圖，速度與精確都是重要指標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)傳感器和攝像頭之間的最佳搭配，尋求成本控制與可以大批量生產(chǎn)的前提下，最大限度的提升對(duì)周圍環(huán)境的感知和視覺能力，GaN的應(yīng)用能夠起到良好效果。

GaN場(chǎng)效應(yīng)晶體管相較MOSFET器件而言，開關(guān)速度快十倍，這就能夠讓LiDAR系統(tǒng)具備優(yōu)越的解像度及更快速反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的開關(guān)轉(zhuǎn)換，因此可推動(dòng)更高準(zhǔn)確性。這些性能推動(dòng)全新及更廣闊的LiDAR應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，包括支持電玩應(yīng)用的偵測(cè)實(shí)時(shí)動(dòng)作、以手勢(shì)驅(qū)動(dòng)指令的計(jì)算機(jī)及自動(dòng)駕駛汽車等應(yīng)用。

4.在國(guó)防工業(yè)中的應(yīng)用

GaN近年來已經(jīng)成為在軍事應(yīng)用中啟用更高性能系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，例如有源電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)，都需要更大功率、更小體積和更有效的熱管理。美國(guó)的雷神(Raytheon)、諾斯洛普·格魯門(Northrop Grumman)、洛克希德馬丁(Lockheed Martin)等，歐洲的UMS、空中客車(Airbus)、薩博(Saab)等，以及中國(guó)電子科技集團(tuán)公司(CETC)，都在推動(dòng)GaN的應(yīng)用。

此外，GaN在水下通信、激光顯示、醫(yī)療方面等都具有重要應(yīng)用價(jià)值。

GaN 獨(dú)特的材料屬性使其成為許多應(yīng)用全新首選技術(shù)，如5G通信、汽車、照明、雷達(dá)和衛(wèi)星應(yīng)用。但 GaN 制造商和開發(fā)人員并不止步于此。他們繼續(xù)通過技術(shù)革命來推進(jìn) GaN 的發(fā)展，這些創(chuàng)新將在未來繼續(xù)開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。

審核編輯：湯梓紅