 |
Sottostrato GaN-on-Si Epitaxy Si da 8 pollici 110 111 110 per reattori MOCVD o applicazioni di energia RF
Dettagli:
| Luogo di origine: | Cina |
| Marca: | ZMSH |
| Numero di modello: | GaN-on-Si |
Termini di pagamento e spedizione:
| Tempi di consegna: | 2-4 settimane |
|---|---|
| Termini di pagamento: | T/T |
|
Informazioni dettagliate |
|||
| Durezza meccanica: | 9 Mohs | Modulo di Young: | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) |
|---|---|---|---|
| Metodo di crescita epitaxiale: | MOCVD, HVPE, MBE | Temperatura di crescita: | 1000-1200°c |
| Conduttività termica: | 130-170 W/m·K | Lunghezza d'onda di emissione: | 365-405 nm (UV/blu) |
| Resistenza: | 10−3-10−2 Ω·cm | Concentrazione di elettroni: | 1016-1019 cm−3 |
| Evidenziare: | 8 pollici di GaN-on-Si Epitaxy si substrato,Sottostrato di GaN-on-Si Epitaxy Si |
||
Descrizione di prodotto
8 pollici di GaN-on-Si Epitaxy si substrato ((110 111 110) per reattori MOCVD o applicazioni di energia RF
L'abstract di 8 pollici di GaN-on-Si Epitaxy
Il processo di epitaxia GaN-on-Si di 8 pollici prevede la coltivazione di uno strato di nitruro di gallio (GaN) su un substrato di silicio (Si), di 8 pollici di diametro.,Una parte cruciale di questa struttura è lo strato tampone epitaxiale,che gestisce il disallineamento della griglia e le differenze di espansione termica tra GaN e SiQuesta tecnologia è vitale per la produzione di elettronica di potenza ad alta efficienza, dispositivi RF e LED,offrendo un equilibrio tra prestazioni e costi, ed è sempre più utilizzato nella produzione di semiconduttori su larga scala a causa della sua compatibilità con i processi di silicio esistenti.
Proprietà di 8 pollici di GaN su Si Epitaxy
Proprietà materiali
-
Largo intervallo: il GaN è un semiconduttore a banda larga con un'energia di banda di 3,4 eV. Questa proprietà consente ai dispositivi basati sul GaN di operare a tensioni, temperature,e frequenze rispetto ai dispositivi tradizionali a base di silicioL'ampio intervallo di banda porta anche a tensioni di rottura più elevate, rendendo il GaN-on-Si ideale per applicazioni ad alta potenza.
-
Alta mobilità elettronica e velocità di saturazione: il GaN presenta un'elevata mobilità elettronica (tipicamente intorno ai 2000 cm2/V) e un'elevata velocità di saturazione (~ 2,5 x 107 cm/s).che sono cruciali per dispositivi RF e transistor di potenza.
-
Alta conduttività termica: Il GaN ha una migliore conduttività termica rispetto al silicio, che aiuta a una dissipazione del calore efficiente.Questo è particolarmente importante nei dispositivi ad alta potenza in cui la gestione termica è fondamentale per mantenere le prestazioni e l'affidabilità del dispositivo.
-
Campo elettrico critico elevato: il campo elettrico critico del GaN è di circa 3,3 MV/cm, significativamente superiore al silicio.contribuire ad una maggiore efficienza e densità di potenza nell'elettronica di potenza.
Proprietà strutturali e meccaniche
-
Disadattamento e tensione del reticolo: Una delle sfide nell'epitaxia GaN-on-Si è la significativa disadattamento del reticolo tra GaN e Si (circa 17%).che possono portare a lussazioni e difettiTuttavia, i progressi nelle tecniche di crescita epitaxiale, come l'uso di strati tampone e strategie di gestione dello stress, hanno mitigato questi problemi.che consente la produzione di wafer GaN-on-Si di alta qualità.
-
Architettura e curvatura dei wafer: A causa della differenza nei coefficienti di espansione termica tra GaN e Si, lo stress termico può causare l'inclinazione o la deformazione del wafer durante il processo di crescita epitaxiale.Questa deformazione meccanica può influenzare le successive fasi di fabbricazione del dispositivoIl controllo delle condizioni di crescita e l'ottimizzazione degli strati di tampone sono fondamentali per ridurre al minimo questi effetti e garantire la piattezza dei wafer.
Proprietà elettriche e prestazioni
-
Alta tensione di rottura: La combinazione dell'ampia banda di GaN e dell'elevato campo elettrico critico si traduce in dispositivi con elevate tensioni di rottura.consentendo loro di gestire tensioni e correnti più elevate con maggiore efficienza e affidabilità.
-
Basso livello di resistenza: I dispositivi GaN-on-Si presentano in genere una resistenza di accensione inferiore rispetto alle controparti a base di silicio.in particolare nelle applicazioni di commutazione di potenza.
-
Efficienza e densità di potenzaLa tecnologia GaN-on-Si consente lo sviluppo di dispositivi con una maggiore densità di potenza ed efficienza.dove ridurre le dimensioni e migliorare le prestazioni sono sfide continue.
Costo e scalabilità
Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo di un substrato di silicio da 8 pollici per l'epitaxia del GaN è la scalabilità e la riduzione dei costi.I substrati di silicio sono ampiamente disponibili e meno costosi rispetto ad altri substrati come zaffiro o carburo di silicio (SiC)La possibilità di utilizzare wafer di 8 pollici più grandi significa anche che più dispositivi possono essere fabbricati per wafer, con conseguente economia di scala e minore costo di produzione.
| Categoria dei parametri | Parametro | Valore/intervallo | Commenti |
| Proprietà materiali | Distanza di banda di GaN | 3.4 eV | Semiconduttore a banda larga, adatto per applicazioni ad alta temperatura, alta tensione e alta frequenza |
| Distanza di banda di Si | 1.12 eV | Il silicio come materiale di substrato offre una buona redditività | |
| Conduttività termica | 130-170 W/m·K | Conduttività termica dello strato GaN; il substrato di silicio è di circa 149 W/m·K | |
| Mobilità elettronica | 1000-2000 cm2/V·s | Mobilità elettronica nello strato GaN, superiore a quella del silicio | |
| Costante dielettrica | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Costanti dielettrici di GaN e Si | |
| Coefficiente di espansione termica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Non corrispondenza nei coefficienti di espansione termica di GaN e Si, potenzialmente causa di stress | |
| Costante di reticolo | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Disadattamento della costante di reticolo tra GaN e Si, che potrebbe portare a lussazioni | |
| Densità di dislocazione | 108-109 cm−2 | Densità tipica di lussazione nello strato di GaN, a seconda del processo di crescita epitassiale | |
| Durezza meccanica | 9 Mohs | Durezza meccanica del GaN, resistenza all'usura e durata | |
| Specificità dei wafer | Diametro della wafer | 2 pollici, 4 pollici, 6 pollici, 8 pollici | Dimensioni comuni per il GaN sulle onde Si |
| Spessore dello strato GaN | 1-10 μm | A seconda delle esigenze specifiche dell'applicazione | |
| Spessore del substrato | 500-725 μm | Spessore tipico del substrato di silicio per resistenza meccanica | |
| Roughness superficiale | < 1 nm RMS | La rugosità della superficie dopo la lucidatura, garantendo una crescita epitaxiale di alta qualità | |
| Altezza del gradino | < 2 nm | Altezza del gradino nello strato GaN, che influenza le prestazioni del dispositivo | |
| Arco di wafer | < 50 μm | Arco di wafer, che influenza la compatibilità dei processi | |
| Proprietà elettriche | Concentrazione di elettroni | 1016-1019 cm−3 | concentrazione di doping di tipo n o p nello strato GaN |
| Resistenza | 10−3-10−2 Ω·cm | Resistività tipica dello strato GaN | |
| Campi elettrici di rottura | 3 MV/cm | Alta resistenza del campo di rottura nello strato GaN, adatta a dispositivi ad alta tensione | |
| Proprietà ottiche | Lunghezza d'onda di emissione | 365-405 nm (UV/blu) | lunghezza d'onda di emissione del materiale GaN, utilizzato nei LED e nei laser |
| Coefficiente di assorbimento | ~ 104 cm−1 | Coefficiente di assorbimento del GaN nella gamma della luce visibile | |
| Proprietà termiche | Conduttività termica | 130-170 W/m·K | Conduttività termica dello strato GaN; il substrato di silicio è di circa 149 W/m·K |
| Coefficiente di espansione termica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Non corrispondenza nei coefficienti di espansione termica di GaN e Si, potenzialmente causa di stress | |
| Proprietà chimiche | Stabilità chimica | Altezza | GaN ha una buona resistenza alla corrosione, adatta a ambienti difficili |
| Trattamento superficiale | Senza polvere, senza contaminazione | Requisito di pulizia per la superficie del Wafer GaN | |
| Proprietà meccaniche | Durezza meccanica | 9 Mohs | Durezza meccanica del GaN, resistenza all'usura e durata |
| Modulo di Young | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | Modulo di Young di GaN e Si, che influenza le proprietà meccaniche del dispositivo | |
| Parametri di produzione | Metodo di crescita epitaxiale | MOCVD, HVPE, MBE | Metodi comuni di crescita epitassiale per gli strati di GaN |
| Tasso di rendimento | Dipende dal controllo del processo e dalla dimensione del wafer | Il rendimento è influenzato da fattori quali la densità di dislocazione e l'arco del wafer | |
| Temperatura di crescita | 1000-1200°C | Temperatura tipica per la crescita epitaxiale dello strato di GaN | |
| Tasso di raffreddamento | raffreddamento controllato | La velocità di raffreddamento è solitamente controllata per evitare lo stress termico e l'arco del wafer |
Applicazioni di 8 pollici di GaN su Si Epitaxy
L'epitaxia GaN-on-Si (nitruro di gallio sul silicio) da 8 pollici è una tecnologia trasformativa che ha permesso progressi significativi in varie applicazioni ad alte prestazioni.L'integrazione del GaN su substrati di silicio combina le proprietà superiori del GaN con il costo-efficacia e la scalabilità del silicioEcco le principali applicazioni dell'epitaxia GaN-on-Si da 8 pollici:
1.Elettronica di potenza
-
Transistori di potenza: Il GaN-on-Si è sempre più utilizzato nei transistor di potenza, come i transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT) e i transistor a effetto campo a semiconduttori di ossido metallico (MOSFET).Questi transistor beneficiano dell'elevata mobilità elettronica del GaN, elevata tensione di rottura e bassa resistenza, che li rende ideali per una conversione efficiente dell'energia in applicazioni come data center, veicoli elettrici (EV) e sistemi di energia rinnovabile.
-
Convertitori di potenza: Le prestazioni superiori del GaN-on-Si nella commutazione ad alta frequenza consentono lo sviluppo di convertitori di potenza compatti ed efficienti.Questi convertitori sono essenziali in applicazioni che vanno dagli adattatori e caricabatterie AC/DC alle sorgenti di alimentazione industriale e agli inverter fotovoltaici.
-
Invertitori per energie rinnovabili: Gli inverter GaN-on-Si sono utilizzati nei sistemi di energia solare e nelle turbine eoliche.La loro capacità di funzionare a frequenze e tensioni più elevate riducendo al minimo le perdite di energia porta a una generazione di energia rinnovabile più efficiente e affidabile.
2.Applicazioni di radiofrequenza (RF)
-
Amplificatori di potenza RF: Il GaN-on-Si è ampiamente utilizzato negli amplificatori di potenza RF a causa della sua capacità di operare ad alte frequenze con elevata efficienza.comprese le stazioni base 5G, comunicazioni satellitari e sistemi radar.
-
Amplificatori a basso rumore (LNA): nelle applicazioni RF, gli LNA basati su GaN-on-Si sono utilizzati per amplificare segnali deboli senza aggiungere rumore significativo, migliorando la sensibilità e le prestazioni dei sistemi di comunicazione.
-
Radar e sistemi di difesa: L'elevata densità di potenza e l'efficienza del GaN-on-Si lo rendono adatto per applicazioni radar e di difesa, dove un funzionamento ad alte prestazioni e affidabile è fondamentale.
3.Optoelettronica
-
Diodi emettitori di luce (LED): La tecnologia GaN-on-Si è utilizzata nella produzione di LED, in particolare per le tecnologie generali di illuminazione e di visualizzazione.La scalabilità dei wafer da 8 pollici consente la produzione economica di LED ad alta luminosità utilizzati in varie applicazioni industriali e di consumo.
-
Diodi laser: Il GaN-on-Si è utilizzato anche per lo sviluppo di diodi laser, che vengono utilizzati per lo stoccaggio ottico, le comunicazioni e i dispositivi medici.La combinazione dell'elevata efficienza del GaN e della scalabilità del silicio rende questi dispositivi più accessibili e convenienti.
4.Veicoli elettrici (EV) e automobili
-
Caricabatterie e inverter di bordo: I dispositivi GaN-on-Si sono parte integrante dei caricabatterie e degli inverter di bordo utilizzati nei veicoli elettrici.contribuendo a maggiori distanze di marcia e tempi di ricarica più rapidi.
-
Sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS): Il funzionamento ad alta frequenza e l'efficienza del GaN-on-Si sono preziosi in ADAS, che si basano su tecnologie radar e LiDAR per fornire dati in tempo reale per una guida più sicura.
5.Centri dati e server
-
Unità di alimentazione elettrica (PSU): La tecnologia GaN-on-Si è utilizzata nelle PSU per data center e server, offrendo una maggiore efficienza e una minore generazione di calore rispetto alle tradizionali sorgenti elettriche a base di silicio.Ciò porta a costi di raffreddamento più bassi e a un'efficienza energetica complessivamente migliore.
-
Gestione dell'energia ad alta efficienza: La dimensione e l'efficienza compatte dei dispositivi GaN-on-Si li rendono ideali per sistemi avanzati di gestione dell'energia nei data center, dove l'efficienza energetica e l'affidabilità sono fondamentali.
6.Elettronica di consumo
-
Caricatori veloci: il GaN-on-Si è sempre più utilizzato nei caricabatterie veloci per smartphone, laptop e altri dispositivi portatili.riduzione dei tempi di ricarica.
-
Adaptori di alimentazione: Le dimensioni compatte e l'elevata efficienza degli adattatori di alimentazione a base di GaN-on-Si li rendono una scelta preferita per l'elettronica di consumo, portando a soluzioni di ricarica più portatili ed efficienti dal punto di vista energetico.
7.Servizi di telecomunicazione
-
Stazioni base: il GaN-on-Si è fondamentale per gli amplificatori di potenza utilizzati nelle stazioni base 5G.consentire la realizzazione di reti di comunicazione più veloci e affidabili.
-
Comunicazioni satellitari: Le elevate capacità di potenza e frequenza dei dispositivi GaN-on-Si sono utili anche nei sistemi di comunicazione satellitare, migliorando la forza del segnale e le velocità di trasmissione dei dati.
Conclusioni
Le applicazioni dell'epitaxia GaN-on-Si da 8 pollici si estendono su una vasta gamma di settori, dall'elettronica di potenza e dalle telecomunicazioni all'optoelettronica e ai sistemi automobilistici.La sua capacità di combinare alte prestazioni con una produzione economica la rende un fattore chiave per le tecnologie di nuova generazione, promuovendo l'innovazione in vari settori ad alta domanda.
Foto di 8 pollici di GaN-on-Si Epitaxy.
Domande e risposte
D: Quali sono i vantaggi del nitruro di gallio rispetto al silicio?
A:Il nitruro di gallio (GaN) offre vantaggi significativi rispetto al silicio (Si) a causa del suo ampio intervallo di banda, della maggiore mobilità elettronica e della migliore conduttività termica.Queste proprietà consentono ai dispositivi GaN di funzionare a tensioni più elevate, temperature e frequenze con maggiore efficienza e velocità di commutazione più veloci.rendendolo ideale per l'elettronica di potenza, applicazioni RF e operazioni ad alta frequenza, in cui la compattezza, l'efficienza e la gestione termica sono fondamentali.