氮化镓（GaN）材料所具有的宽禁带、高临界电场强度和高电子饱和速度，使之成为功率开关器件的理想之选。GaN基功率器件凭借其耐高温、耐高压、高频和低损耗等特性大大提升电力器件集成度，简化了电路设计和散热支持，具有重要的价值和广泛的应用。然而，在GaN基电子器件中实现高耐压性能，有赖于极低的贯穿位错密度的高质量GaN基晶体材料。降低GaN材料缺陷密度、提高晶体材料质量是当前第三代半导体领域最具挑战的课题之一，而在廉价且配套产业完善的硅衬底上实现高质量GaN材料的外延生长则是产业发展的最重要战略方向和迫切需要。
北京大学物理学院、人工微结构与介观物理国家重点实验室胡晓东教授与美国加州大学洛杉矶分校谢亚宏教授、日本名古屋大学天野浩教授（2014年度诺贝尔物理学奖获得者）合作，利用独特的外延生长技术，制备了具有三维蛇形通道的立体叠层掩膜衬底，并在硅晶圆上异质外延生长高质量GaN晶体，制备了GaN基肖特基二极管（SBD）和PN结二极管（PND），展现出优异的物理性能。在SBD上，理想因子n下探至罕见的1.0，并在7个数量级的电流范围内保持在1.05以下；其开启电压低至0.59 V，电流开关比高达1010，软击穿电压达175 V@0.05 A/cm2；在PND上，理想因子n下探至1.8，优于大多数GaN基PND，其室温击穿电压达到490
V，在单边结模型下（非穿通）导出临界电场强度高达3.3
MV/cm，与理论极限值一致，刷新了异质外延GaN基器件耐压的世界纪录，实际上也高于其他报道的同质外延GaN基器件的耐压。有别于传统侧向外延，立体叠层掩膜衬底上外延的GaN晶体实现了在完整的条形区域内都是低位错密度的高质量区，为更复杂的高性能跨窗口区的功率电子器件提供了无限可能。此外，受益于横向的生长调控实现了各层的堆叠方向是非极性的(110)晶面，从而避免极化电场对能带结构的影响，有望应用于对极化场散射敏感和对频率性能要求高的电子器件；其横向设计也使得漂移层宽度可轻松做到超越大电压下的耗尽区宽度，而不受异质外延垂直结构中晶体厚度与晶体质量之间矛盾的制约。图1 (a)异质衬底上的蛇形通道掩膜；(b)GaN自通道中生长；(c)横向生长n+-GaN并生长AlGaN来引入AlN覆盖掩膜；(d)横向生长n--GaN；(e)对于PND，继续横向生长p-GaN；(f)扫描电镜图展示横向生长带来的矩形分层以及成功覆盖在掩膜上的AlN图2 GaN基SBD的I-V特性：(a)正偏I-V曲线展示0.59 V的开启电压和1.0的理想因子；(b)电流密度以及开启电阻Ron随正向偏压的变化；(c)反向偏压I-V曲线展示175 V@0.05 A/cm2的软击穿
图3 GaN基PND的I-V特性：(a)电流密度以及开启电阻Ron随正向偏压的变化，内插图展示1.5～3.0 V范围的理想因子n；(b)不同温度反向偏压I-V曲线表明击穿来自碰撞电离雪崩倍增
相关研究成果以“异质衬底上的GaN基非极性横向功率二极管”（Non-polar
true-lateral GaN power diodes on foreign
substrates）为题，2021年5月24日在线发表于《应用物理快报》（Applied Physics Letters, 118(21),
2021），并被选为编辑精选（Editor’s
Picks）。加州大学洛杉矶分校博士研究生王嘉和物理学院2016级博士研究生于果为共同第一作者，宗华博士提供生长技术支持，胡晓东、谢亚宏和天野浩教授为共同通讯作者。该项研究工作是国际上首次实现异质衬底侧向外延制备横向结构的GaN基功率电子器件，展示了以极低廉的衬底成本实现高性能器件的可行性；为解决当前高性能GaN基功率电子器件所面临的一些瓶颈问题提出极具成本优势的全新方案，展示了广阔的产业应用前景。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等支持。论文链接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0051552第三代半导体技术、材料、设备、市场论坛
（6月23-24日·湖南长沙）
会议名称：第三代半导体技术、材料、设备、市场论坛
会议时间：2021年6月23-24日
会议地点：湖南长沙
会议规模：200人
参观考察：第三代半导体相关企业
会议主题：产业政策、市场供需、技术与经济、项目布局、创新应用
主办单位：亚化咨询
赞助单位：centrotherm，常熟埃眸科技有限公司，中电二公司、中国电科48研究所、巴玛克电气、吉永商事、长沙新材料产业研究院、广州广钢气体能源股份有限公司
日程安排
会议日程 |
氮化镓的生产技术及应用 ——士兰明镓 |
碳化硅衬底及外延技术 ——山西烁科晶体 |
用于5G终端的GaN技术 ——Soitec |
SiC同质外延生长技术及挑战 ——东莞天域 |
碳化硅材料生产与装备研发的协同发展 ——国宏中宇 |
轨道交通SiC功率半导体及其技术挑战 ——株洲中车时代电气 |
第三代半导体封装材料研发与产业化 ——华中科技大学 |
SiC外延设备创新发展 ——中国电科48研究所 |
工业气体的安全性和经济性分析 ——广州广钢气体能源股份有限公司 |
centrotherm 设备在硅基及宽禁带半导体领域的关键应用 ——centrotherm |
下一代半导体材料，下一代光刻技术 ——常熟埃眸科技有限公司 |
第三代半导体建设要点 ——中电二公司 |
标题待定 ——上海巴玛克电气技术有限公司 |
量产型SiC器件背面工艺技术提案 ——吉永商事 |
标题待定 ——长沙新材料产业研究院 |
2021年6月24日 星期四
商务考察：国内重点第三代半导体生产基地，以及新能源汽车产业链相关生产基地
汽车半导体技术与市场论坛2021
（6月24-25日·湖南长沙）
会议名称：汽车半导体技术与市场论坛2021
会议时间：2021年6月24-25日
会议地点：湖南长沙
会议规模：200人
参观考察：重点第三代半导体生产基地，新能源汽车产业链相关生产基地
主办单位：亚化咨询
日程安排：
2021年6月25日 星期三
会议日程 |
汽车芯片产业生态建设思路与实践 ——中国汽车芯片产业创新战略联盟、 国家新能源汽车技术创新中心 |
中国车用功率半导体制造的前景与挑战 ——中芯集成电路制造（绍兴）有限公司 |
车用CIS芯片的封装及市场 ——苏州晶方半导体科技股份有限公司 |
汽车级功率半导体技术及其发展趋势 ——株洲中车时代电气股份有限公司 |
优化衬底如何赋能汽车创新 ——法国Soitec半导体公司 |
如何应对新能源汽车宽禁带器件测试的挑战 ——是德科技（中国）有限公司 |
车用碳化硅功率器件的进展及展望
——中国电子科技集团第五十五研究所
………… |
2021年6月24日 星期四
商务考察：国内重点第三代半导体生产基地，新能源汽车产业链相关生产基地
推广方案
项目 | 项目内容 |
主题演讲 | 25分钟主题演讲 |
参会名额 |
微信推送 | “半导体前沿”微信公众号，企业介绍以及相关软文 |
Logo展示 | 背景墙 logo，会刊封面logo |
会刊广告 | 研讨会会刊，彩色全页广告（尺寸A4） |
资料入袋赞助 | 企业的宣传册放入参会袋子 |
现场展台 | 现场展示台，展示样品、资料，含两个参会名额 |
易拉宝 | 现场1个易拉宝展示 |
胸带挂绳赞助 | 挂有企业标识的胸带 |
参会证赞助 | 挂有企业标识的胸牌 |
礼品赞助 | 印有赞助商logo的礼品，用于赠送参会听众 |
具体产品组合价位请来电详谈！
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