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Detailinformationen |
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| Bandgap von GaN: | 3.4 eV | Bandgap von Si: | 1.12 eV |
|---|---|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit: | 130 bis 170 W/m·K | Elektronenmobilität: | 1000 bis 2000 cm2/V·s |
| Dielektrische Konstante: | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Koeffizient der thermischen Ausdehnung: | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) |
| Vergittern Sie konstantes: | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Versetzungsdichte: | 108 bis 109 cm2 |
| Mechanische Härte: | 9 Mohs | Waferdurchmesser: | Zwei Zoll, vier Zoll, sechs Zoll, acht Zoll |
| GaN-Schichtdicke: | 1 bis 10 μm | Substratstärke: | 500 bis 725 μm |
| Hervorheben: | GaN-on-Si ((111) N/P T-Substrat,Halbleiter-Substrat für LED |
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Produkt-Beschreibung
GaN-on-Si ((111) N/P T-Typ Substrat Epitaxy 4 Zoll 6 Zoll 8 Zoll für LED- oder Power-Gerät
GaN-on-Si-Substrat-Abstrakt
GaN-on-Si (111) Substrate sind in der Hochleistungselektronik und Optoelektronik aufgrund ihrer breiten Bandbreite, hoher Elektronenmobilität und Wärmeleitfähigkeit unerlässlich.Diese Substrate nutzen die Wirtschaftlichkeit und Skalierbarkeit von Silizium, so dass Wafer mit großem Durchmesser möglich sind. Allerdings müssen Herausforderungen wie Gitterunterstimmung und thermische Expansionsunterschiede zwischen GaN und Si (111) angegangen werden, um die Verwerfungsdichte und die Belastung zu reduzieren.Fortgeschrittene epitaxiale Wachstumsverfahren, wie MOCVD und HVPE, zur Optimierung der Kristallqualität eingesetzt werden.Kosten, und Kompatibilität mit bestehenden Halbleiterherstellungsprozessen.
Eigenschaften des GaN-on-Si-Substrats
Galliumnitrid auf Silizium (GaN-on-Si) ist eine Substrattechnologie, die die Eigenschaften von Galliumnitrid (GaN) mit der Kosteneffizienz und Skalierbarkeit von Silizium (Si) kombiniert.GaN-on-Si-Substrate sind in der Leistungselektronik besonders beliebtHier sind einige wichtige Eigenschaften und Vorteile von GaN-on-Si-Substraten:
1.Nicht übereinstimmende Gitter
- GaNund- Ja.Diese Abweichung kann zu Defekten wie Verrutschungen in der GaN-Schicht führen.
- Um diese Mängel zu mildern, werden oft Pufferschichten zwischen GaN und Si verwendet, um die Gitterkonstante allmählich zu übertragen.
2.Wärmeleitfähigkeit
- GaNhat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht und sie für Hochleistungsanwendungen geeignet macht.
- - Ja.hat auch eine gute Wärmeleitfähigkeit, aber der Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen GaN und Si kann zu Spannungen und potenziellem Riss in der GaN-Schicht während der Kühlung führen.
3.Kosten und Skalierbarkeit
- SiliziumSubstrate sind deutlich billiger und häufiger verfügbar als andere Alternativen wie Saphir oder Siliziumkarbid (SiC).
- Siliziumwafer sind in größeren Größen (bis zu 12 Zoll) erhältlich, was eine hohe Volumenproduktion und geringere Kosten ermöglicht.
4.Elektrische Eigenschaften
- GaNhat im Vergleich zu Silizium (3,4 eV) eine große Bandlücke, was zu einer hohen Abbruchspannung, hoher Elektronenmobilität und geringen Leitverlusten führt.
- Diese Eigenschaften machen GaN-on-Si-Substrate ideal für Hochfrequenz-, Hochleistungs- und Hochtemperaturanwendungen.
5.Leistung des Geräts
- GaN-on-Si-Geräte weisen häufig eine ausgezeichnete Elektronenmobilität und eine hohe Sättigungsgeschwindigkeit auf, was zu einer überlegenen Leistung in HF- und Mikrowellenanwendungen führt.
- GaN-on-Si wird auch in LEDs verwendet, bei denen die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Substrats zu hoher Effizienz und Helligkeit beitragen.
6.Mechanische Eigenschaften
- Die mechanischen Eigenschaften des Substrats sind bei der Herstellung von Geräten von entscheidender Bedeutung.Aber die mechanische Belastung der GaN-Schicht aufgrund von Gitterunterschieden und thermischen Expansionsunterschieden muss sorgfältig verwaltet werden..
7.Herausforderungen
- Zu den primären Herausforderungen bei GaN-on-Si-Substraten gehört die Bewältigung des hohen Gitter- und thermischen Expansionsfehlers, der zu Rissbildung, Verbeugung oder Defektbildung in der GaN-Schicht führen kann.
- Fortgeschrittene Techniken wie Pufferlagen, konstruierte Substrate und optimierte Wachstumsprozesse sind für die Bewältigung dieser Herausforderungen unerlässlich.
8.Anwendungen
- Elektroelektronik: GaN-on-Si wird in hocheffizienten Leistungsumwandlern, Wechselrichtern und HF-Verstärkern verwendet.
- Leuchten: GaN-on-Si-Substrate werden aufgrund ihrer Effizienz und Helligkeit in LEDs für Beleuchtung und Displays verwendet.
- HF- und Mikrowellengeräte: Die hohe Frequenzleistung macht GaN-on-Si ideal für HF-Transistoren und Verstärker in drahtlosen Kommunikationssystemen.
GaN-on-Si-Substrate bieten eine kostengünstige Lösung, um die hohe Leistungsfähigkeit von GaN mit der großtechnischen Herstellbarkeit von Silizium zu kombinieren.sie zu einer kritischen Technologie in verschiedenen fortschrittlichen elektronischen Anwendungen machen.
| Kategorie der Parameter | Parameter | Wert/Bereich | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Materielle Eigenschaften | Bandgap von GaN | 3.4 eV | Halbleiter mit breiter Bandbreite, geeignet für Hochtemperatur-, Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen |
| Bandgap von Si | 1.12 eV | Silizium als Substratmaterial bietet eine gute Wirtschaftlichkeit | |
| Wärmeleitfähigkeit | 130 bis 170 W/m·K | Wärmeleitfähigkeit der GaN-Schicht; Siliziumsubstrat beträgt ca. 149 W/m·K | |
| Elektronenmobilität | 1000 bis 2000 cm2/V·s | Elektronenmobilität in der GaN-Schicht höher als in Silizium | |
| Dielektrische Konstante | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Dielektrische Konstanten von GaN und Si | |
| Koeffizient der thermischen Ausdehnung | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Abweichungen in den Wärmeausdehnungskoeffizienten von GaN und Si, die möglicherweise zu Belastungen führen | |
| Gitterkonstante | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Gitterkonstante Mismatch zwischen GaN und Si, die möglicherweise zu Verrutschungen führt | |
| Ausrutschdichte | 108 bis 109 cm2 | Typische Verlagerungsdichte in der GaN-Schicht, abhängig vom epitaxialen Wachstumsprozess | |
| Mechanische Härte | 9 Mohs | Mechanische Härte von GaN, die Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit gewährleistet | |
| Spezifikationen für Wafer | Waferdurchmesser | Zwei Zoll, vier Zoll, sechs Zoll, acht Zoll | Allgemeine Größen für GaN auf Si-Wafer |
| GaN-Schichtdicke | 1 bis 10 μm | Je nach spezifischen Anwendungsbedarf | |
| Substratdicke | 500 bis 725 μm | Typische Dicke des Siliziumsubstrats für die mechanische Festigkeit | |
| Oberflächenrauheit | < 1 nm RMS | Oberflächenrauheit nach dem Polieren, um ein hochwertiges epitaxielles Wachstum zu gewährleisten | |
| Stufenhöhe | < 2 nm | Stufenhöhe in der GaN-Schicht, die sich auf die Leistung des Geräts auswirkt | |
| Waferbogen | < 50 μm | Waferbogen, Einfluss auf die Prozesskompatibilität | |
| Elektrische Eigenschaften | Elektronenkonzentration | 1016 bis 1019 cm−3 | Dopingkonzentration des n- oder p-Typs in der GaN-Schicht |
| Widerstand | 10−3-10−2 Ω·cm | Typischer Widerstand der GaN-Schicht | |
| Auflösung des elektrischen Feldes | 3 MV/cm | Hohe Abbruchfeldstärke in der GaN-Schicht, geeignet für Hochspannungsgeräte | |
| Optische Eigenschaften | Emissionswellenlänge | 365 bis 405 nm (UV/blau) | Emissionswellenlänge von GaN-Material, das in LEDs und Lasern verwendet wird |
| Absorptionskoeffizient | ~ 104 cm-1 | Absorptionskoeffizient von GaN im Bereich des sichtbaren Lichts | |
| Thermische Eigenschaften | Wärmeleitfähigkeit | 130 bis 170 W/m·K | Wärmeleitfähigkeit der GaN-Schicht; Siliziumsubstrat beträgt ca. 149 W/m·K |
| Koeffizient der thermischen Ausdehnung | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Abweichungen in den Wärmeausdehnungskoeffizienten von GaN und Si, die möglicherweise zu Belastungen führen | |
| Chemische Eigenschaften | Chemische Stabilität | Hoch | GaN hat eine gute Korrosionsbeständigkeit und eignet sich für raue Umgebungen |
| Oberflächenbehandlung | Staubfrei, kontaminierungsfrei | Reinheitsanforderung für die Oberfläche der GaN-Wafer | |
| Mechanische Eigenschaften | Mechanische Härte | 9 Mohs | Mechanische Härte von GaN, die Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit gewährleistet |
| Young's Modulus | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | Young-Modul von GaN und Si, der die mechanischen Eigenschaften des Geräts beeinflusst | |
| Produktionsparameter | Epitaxiale Wachstumsmethode | MOCVD, HVPE, MBE | Gemeinsame epitaxiale Wachstumsmethoden für GaN-Schichten |
| Ertragsquote | Abhängig von der Prozesssteuerung und der Wafergröße | Die Ausbeute wird durch Faktoren wie die Verlagerungsdichte und den Waferbogen beeinflusst | |
| Wachstumstemperatur | 1000 bis 1200°C | Typische Temperatur für das epitaxiale Wachstum der GaN-Schicht | |
| Abkühlrate | Kontrollierte Kühlung | Die Kühlgeschwindigkeit wird in der Regel kontrolliert, um thermische Belastungen und Waferbogen zu vermeiden |
GaN-on-Si-Substrat echtes Foto
Anwendung von GaN-on-Si-Substraten
GaN-on-Si-Substrate werden hauptsächlich in mehreren wichtigen Anwendungen eingesetzt:
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Elektroelektronik: GaN-on-Si wird aufgrund seiner hohen Effizienz, seiner schnellen Schaltgeschwindigkeiten und seiner Fähigkeit, bei hohen Temperaturen zu arbeiten, in Leistungstransistoren und -umwandlern weit verbreitet und ist somit ideal für Stromversorgungen geeignet,Elektrofahrzeuge, und erneuerbare Energien.
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HF-Geräte: GaN-on-Si-Substrate werden in HF-Verstärkern und Mikrowellentransistoren eingesetzt, insbesondere in 5G-Kommunikations- und Radarsystemen, wo hohe Leistung und Frequenzleistung entscheidend sind.
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LED-Technologie: GaN-on-Si wird bei der Herstellung von LEDs, insbesondere für blaue und weiße LEDs, verwendet und bietet kostengünstige und skalierbare Fertigungslösungen für Beleuchtung und Displays.
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Fotodetektoren und Sensoren: GaN-on-Si wird auch in UV-Fotodetektoren und verschiedenen Sensoren eingesetzt, die von der breiten Bandbreite und der hohen Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht profitieren.
Diese Anwendungen unterstreichen die Vielseitigkeit und Bedeutung von GaN-on-Si-Substraten in der modernen Elektronik und Optoelektronik.
Fragen und Antworten
F: Warum geht es um sie?
A:GaN auf Si bietet eine kostengünstige Lösung für Hochleistungselektronik, die die Vorteile der breiten Bandbreite, der hohen Elektronenmobilität,und Wärmeleitfähigkeit mit der Skalierbarkeit und Erschwinglichkeit von Siliziumsubstraten. GaN ist ideal für Hochfrequenz-, Hochspannungs- und Hochtemperaturanwendungen geeignet, was es zu einer überlegenen Wahl für Leistungselektronik, HF-Geräte und LEDs macht.Siliziumsubstrate ermöglichen größere Wafergrößen, die Produktionskosten senken und die Integration in bestehende Halbleiterherstellungsprozesse erleichtern.Fortschrittliche Techniken helfen, diese Probleme zu lindern., was GaN auf Si zu einer überzeugenden Option für moderne elektronische und optoelektronische Anwendungen macht.
F: Was ist GaN-on-Si?
A:GaN-on-Si bezieht sich auf Galliumnitrid (GaN) -Schichten, die auf einem Silizium (Si) -Substrat angebaut werden.und die Fähigkeit, bei hohen Spannungen und Temperaturen zu arbeitenDas ist ein sehr gutes Beispiel für die Verwendung von GaN in der Elektroelektronik.HF-Geräte, LEDs und andere leistungsstarke elektronische und optoelektronische Geräte.Die Integration mit Silizium ermöglicht größere Wafergrößen und Kompatibilität mit bestehenden Halbleiterherstellungsprozessen, obwohl Herausforderungen wie die Gitterunterstimmung bewältigt werden müssen.