Hjem > Udstilling > Indhold

Hvad er GaN? (3)

Sep 12, 2020

Materiel anvendelse (GaN)

fast multi ports gan charger for mobile phone 65w 3 ports typc c pd charging 3

Ny elektronisk enhed

GaN-materialeserier med lav varmeproduktionshastighed og højt elektrisk nedbrydningsfelt er et vigtigt materiale til udvikling af højtemperatur- og højeffekt elektroniske enheder og højfrekvente mikrobølgeenheder.

Med MBE-teknologiens fremskridt i anvendelsen af ​​GaN-materialer og gennembruddet af vigtig teknologi til tynd filmvækst er der på nuværende tidspunkt med succes vokset en række heterogene GaN-strukturer.

Nye enheder såsom metalfelteffekttransistor (MESFET), heterogen krydsfelteffekttransistor (HFET) og moduleret dopet felteffekttransistor (MODFET) er blevet fremstillet af GaN.

Moduleret doteret AlGaN / GaN-struktur har høj elektronmobilitet (2000 cm2 / V · s), høj mætningshastighed (1 × 107 cm / s) og lav dielektrisk konstant, hvilket er det foretrukne materiale til mikrobølgeenheder.

GaN' s bredbåndsbreddebredde (3.4EV), safir og andre materialer, da substratet, god ydeevne ved varmeafledning, bidrager til, at enheden fungerer under højeffektive forhold.


Fotoelektrisk enhed

GaN-materialeserien er et ideelt materiale med kort bølgelængde til lysemitterende enheder. Båndgabet mellem GaN og dens legering dækker spektret fra rødt til ULTRAVIOLET.

Da japanerne udviklede den homogene knudepunkt GaN blue LED i 1991, kom InGaN / AlGaN dobbelt heterojunction super lyseblå LED og InGaN single quantum well GaNLED ud efter hinanden.

På nuværende tidspunkt er Zcd og 6CD enkelt kvantebrønd GaN blå og grøn LED gået ind i masseproduktionsfasen og udfylder dermed hullet mellem blå LED på markedet i mange år.

Udviklingshistorikken for LED præget af lyseffektivitet er vist i figur 3.

Enheder med blåt lys har et stort applikationsmarked inden for informationsadgang, optisk skærm, laserprinter og andre områder med høj densitets optisk disk.

Med hensyn til Ⅲ nitridmaterialer og enhedsforskning og -udviklingsarbejde har GaINN superhøjt blåt lys, LED-teknologi med grønt lys været kommercielt tilgængeligt, nu har verdens' s store virksomheder og forskningsinstitutioner investeret en enorm sum penge for at deltage i udviklingen af ​​blåt lys LED.

I 1993 udviklede Nichia først GainN / AlGaN heterojunction Blue LED med høj luminans med lysstyrke, der overstiger LCD, ved hjælp af GaInN doteret med Zn som det aktive lag, med en ekstern kvanteeffektivitet på 2,7% og en maksimal bølgelængde på 450 nm og realiserede kommercialisering af produktet.

I 1995 lancerede virksomheden også den optiske udgangseffekt på 2.0MW, lysstyrken på 6CD kommerciel GaN grøn LED, dens højeste bølgelængde er 525 nm, halv peak bredde er 40 nm.

For nylig har virksomheden ved hjælp af sin blå LED og fosforescerende teknologi introduceret enheder med hvidt lys, fast lys, med en farvetemperatur på 6500K og en effektivitet på 7,5 lumen / W.

Ud over Nichia har HP, Cree og andre virksomheder lanceret deres egne LED-produkter med høj lysstyrke med blåt lys.

Markedet for lysdioder med høj lysstyrke forventes at hoppe fra 386 millioner dollars i 1998 til 1 milliard dollar i 2003.

Anvendelser af lys med høj lysstyrke inkluderer bilbelysning, trafiksignaler og udendørs vejskilte, flad guldskærm, DVD-lagring med høj densitet, blågrønt lys til latent kommunikation osv.

Efter vellykket udvikling Ⅲ clan nitrid er blå lysdioder, fokuserer forskningen på Ⅲ nitrider blå LED enhed udvikling.

Blå lys LED har et bredt anvendelsesudsigt inden for optisk kontrolmåling og optisk lagring af information med høj densitet.

På nuværende tidspunkt er Nichia verdensledende inden for GaN Blue-lysdioder, hvis kontinuerlige levetid på 2 mW ved stuetemperatur overstiger 10.000 timer.

HP har med succes udviklet GaInN / AlGaN Multi-quantum-well Blue LED med riflet bølgeleder brydningsindeks baseret på safir.

CreeResearch er det første firma, der rapporterer en CWRT blå lyslaser fremstillet på SiC med en tværgående enhedskonfiguration.

Fujitsu efter Nichia, CreeResearch og virksomheder som SONY, annoncerede, at de udvikler InGaN blåt lys laser, laseren kan anvendes i CW ved stuetemperatur, dens struktur er i væksten af ​​SiC-substratet og den lodrette ledningsstruktur (p -type og n-type kontakt henholdsvis for at skabe den øverste overflade af chippen og bagsiden), dette er den første rapport om lodret enhed struktur af CW blå lasere.

Med hensyn til detektorer er GaN ultraviolet detektor med bølgelængde på 369 nm blevet udviklet, og dens responshastighed svarer til Si-detektorens.

Men forskning på dette område er stadig i sin barndom.

GaN-detektor vil have vigtige applikationer inden for flammedetektion, missiladvarsel og så videre.


Ansøgningsprospektet for GaN Still

For GaN-materialer, fordi substratet enkeltkrystal ikke er blevet løst i lang tid, er den heteroepitaksiale defektdensitet ret høj, men enhedens niveau har været praktisk.

I 1994 blev 1200mcD LED lavet af det japanske sub-kemiske institut, og i 1995 blev Zcd blåt lys (450nmLED) og grønt lys 12CD (520nmLED) lavet.

I 1998 lavede Japan en syv-årig plan for udvikling af LED med nitridmateriale med bred båndgap. Dets mål er at udvikle højenergi ULTRAVIOLET LED, der kan udsende hvidt lys og er forseglet i lysstofrøret i 2005. Strømforbruget til denne form for hvid LED er kun 1/8 af glødelampens og 1/2 af det lysstofrør, og dens levetid er 50 gange ~ 100 gange den traditionelle lysstofrørs levetid.

Dette beviser, at udviklingen af ​​GaN-materiale har været ret vellykket og er kommet ind i den praktiske fase.

Generationen af ​​InGaN-legeringer, InGaN / AlGaN-dobbeltkryds-LED, InGaN-enkelt-kvantebrønd-LED, InGaN-flergangs-brønd-LED er med succes blevet udviklet.

InGaNSQWLED6cd høj lysstyrke ren grøn te farve og 2CD blå lysdiode med høj lysstyrke er blevet produceret. I fremtiden kan den kombineres med AlGaP og AlGaAs rød LED for at danne lysstyrke i fuldfarvedisplay.

På denne måde åbner den hvide lyskilde med tre primære farver nye applikationsfelter, og den æra, der er præget af høj pålidelighed og lang levetid for LED, kommer.

Lysstofrør og pærer udskiftes med lysdioder.

LED bliver det førende produkt, GaN-transistorer vil også udvikle sig hurtigt med udvikling af materialevækst og enhedsteknologi, blive en ny generation af højtemperaturfrekvente enheder med høj effekt.


Mangler og problemer (ulemper)

På den ene side har transportøren teoretisk på grund af forholdet mellem dets energibåndstruktur en stor effektiv masse og dårlig transportegenskab, så den lave elektriske feltmobilitet og lave højfrekvente ydeevne.

På den anden side er den enkelte GaN-krystal dyrket af heteroepitaxy (safir og SiC som substrat) stadig ikke tilfredsstillende (hvilket er en hindring for udviklingen af ​​GaN-enheder). For eksempel når dislokationstætheden 108 ~ 1010 / cm2 (selvom safir og SiC har lignende krystalstruktur med GaN, er der stadig relativt stort gittermatch og termisk mismatch).

Omgivelsestemperaturbærerens (elektron) koncentration af udoperet GaN er så høj som 1017 cm-3 (muligvis relateret til N ledig stilling, substitution Si, substitution O osv.) Og præsenterer N-type ledningsevne.

Selvom det er let at realisere doping af N-typen (doping Si kan opnå elektronkoncentration på 1015 ~ 1020 / cm3, mobilitet ved stuetemperatur& GT;

300 cm2 / Vs n type GaN, men dopingniveauet af P-typen er for lavt (hovedsageligt Mg), den opnåede hulkoncentration er kun 1017 ~ 1018 / cm3, mobilitet& LT;

Ved 10 cm2 / Vs er dopingeffektiviteten kun 0,1% ~ 1% (muligvis på grund af den høje kompensation af H og den høje selv-ioniseringsenergi af Mg).


Fordele

Stor båndgabbredde (3.4EV), høj varmeledningsevne (1.3W / cm-K), høj driftstemperatur, høj nedbrydningsspænding, stærk strålingsmodstand

(2) bunden af ​​ledningsbåndet i Γ punkter, og fra resten af ​​ledningsbåndet kan dalen mellem energiforskellen er stor, er ikke let at producere spredning over dalen, hvilket kan få høj stærk feltdrifthastighed (elektrondrift hastighed mindre mættet);

GaN kan let danne blandet krystal med AlN, InN osv. Og kan gøres til forskellige heterogene strukturer. 2-DEg med en mobilitet på 105 cm2 / Vs er opnået ved lav temperatur (på grund af den høje overfladetæthed på 2-DEg er optisk akustisk spredning, ioniserende urenhedsspredning, piezoelektrisk spredning og andre faktorer blevet effektivt afskærmet).

(4) Gittersymmetrien er relativt lav (den er hexahedrisk wurtzitstruktur eller tetragonal metastabil zinksfaleritstruktur) med stærk piezoelektrisk (ikke-central symmetri) og ferroelektrisk (spontan polarisering langs den hexahedriske C-akse):

Stærk piezoelektrisk polarisering nær heterojunction interface polarisationselektrisk felt (op til 2 mv / cm) og spontan polarisering (op til 3 mv / cm) polarisations elektrisk felt, induceret den ekstremt høje densitetsladningsgrænseflade, stærk modulering af heterojunktionsbåndstrukturen, styrker to-dimensionel rumgrænse på 2 - DEG for at forbedre overfladetætheden af ​​2 - DEG (i AlGaN / GaN heterostruktur kan nå 1013 / cm2 end AlGaAs / GaAs heterojunktion i en størrelsesorden), arbejdet er meget meningsfuldt for enheden.

Kort sagt, i det store og hele udgør GaN&# 39s fordele dens ulemper, især gennem effekten af ​​heterogent kryds, dens effektive transportydelse er ikke mindre end GaA'er og effekten af ​​at fremstille mikrobølgeeffektenheder (mikrobølgeudgangseffekt densitet) er ofte langt bedre end alle eksisterende halvledermaterialer.

GAN CHARGERs

Det største problem

Fordi GaN er en halvleder med et bredt bånd, med for stor polaritet, er det vanskeligt at opnå god ohmsk metal-halvlederkontakt gennem høj doping, hvilket er et vanskeligt problem ved GaN-enhedsproduktion. Derfor er ydelsen af ​​GaN-enheder ofte relateret til produktionsresultatet af ohmsk kontakt.

Nu er en bedre løsning at bruge heterojunction, lad først hulbredden gradvist blive mindre og derefter bruge høj doping for at opnå ohmsk kontakt, men denne proces er mere kompleks.

Kort sagt, ohmsk kontakt er et stort problem, der skal løses i fremstillingen af ​​GaN-enheder.