Introducción de óxido de galio (Ga2O3)

Óxido de galio (Ga2O3)como material de "semiconductor de banda prohibida ultra ancha" ha atraído una atención sostenida. Los semiconductores de banda prohibida ultraancha entran en la categoría de "semiconductores de cuarta generación" y, en comparación con los semiconductores de tercera generación, como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), el óxido de galio cuenta con una anchura de banda prohibida de 4,9 eV, superando 3,2 eV del carburo de silicio y 3,39 eV del nitruro de galio. Una banda prohibida más amplia implica que los electrones requieren más energía para pasar de la banda de valencia a la banda de conducción, lo que dota al óxido de galio de características como resistencia a alto voltaje, tolerancia a altas temperaturas, capacidad de alta potencia y resistencia a la radiación.

(I) Material semiconductor de cuarta generación

La primera generación de semiconductores se refiere a elementos como el silicio (Si) y el germanio (Ge). La segunda generación incluye materiales semiconductores de mayor movilidad como el arseniuro de galio (GaAs) y el fosfuro de indio (InP). La tercera generación abarca materiales semiconductores de banda prohibida amplia como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN). La cuarta generación introduce materiales semiconductores de banda prohibida ultra ancha comoóxido de galio (Ga2O3), diamante (C), nitruro de aluminio (AlN) y materiales semiconductores de banda prohibida ultraestrecha como antimonuro de galio (GaSb) y antimonuro de indio (InSb).

Los materiales de banda prohibida ultra ancha de cuarta generación tienen aplicaciones superpuestas con los materiales semiconductores de tercera generación, con una ventaja destacada en los dispositivos de potencia. El desafío principal de los materiales de cuarta generación radica en la preparación del material, y superar este desafío tiene un valor de mercado significativo.

(II) Propiedades del material de óxido de galio

Banda prohibida ultra ancha: rendimiento estable en condiciones extremas como temperaturas ultrabajas y altas, radiación fuerte, con los correspondientes espectros de absorción ultravioleta profunda aplicables a detectores ultravioleta ciegos.

Alta intensidad de campo de ruptura, alto valor Baliga: resistencia de alto voltaje y bajas pérdidas, lo que lo hace indispensable para dispositivos de alta presión y alta potencia.

El óxido de galio desafía al carburo de silicio:

Buen rendimiento energético y bajas pérdidas: la cifra de mérito de Baliga para el óxido de galio es cuatro veces mayor que la del GaN y diez veces mayor que la del SiC, exhibiendo excelentes características de conducción. Las pérdidas de energía de los dispositivos de óxido de galio son 1/7 de las de SiC y 1/49 de las de los dispositivos basados ​​en silicio.

Bajo costo de procesamiento del óxido de galio: la menor dureza del óxido de galio en comparación con el silicio hace que el procesamiento sea menos desafiante, mientras que la alta dureza del SiC genera costos de procesamiento significativamente más altos.

Alta calidad cristalina de óxido de galio: el crecimiento de la masa fundida en fase líquida da como resultado una baja densidad de dislocación (<102 cm-2) para el óxido de galio, mientras que el SiC, cultivado utilizando un método en fase gaseosa, tiene una densidad de dislocación de aproximadamente 105 cm-2.

La tasa de crecimiento del óxido de galio es 100 veces mayor que la del SiC: el crecimiento del óxido de galio fundido en fase líquida alcanza una tasa de crecimiento de 10 a 30 mm por hora, con una duración de 2 días para un horno, mientras que el SiC, cultivado utilizando un método en fase gaseosa, tiene una duración de 2 días. una tasa de crecimiento de 0,1-0,3 mm por hora, con una duración de 7 días por horno.

Bajo costo de la línea de producción y rápido aumento de las obleas de óxido de galio: las líneas de producción de obleas de óxido de galio comparten una gran similitud con las líneas de obleas de Si, GaN y SiC, lo que resulta en menores costos de conversión y facilita la rápida industrialización del óxido de galio.

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