文档介绍：基于异质结的新型电力电子器件研究
肖红领王晓亮,, 王翠梅姜丽娟林德峰康贺
王占国侯洵,
中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室,北京
中国科学院半导体研究所西安交通大学信息功能材料与器件联合实验室,北京
西安交通大学电子与信息工程学院,西安
摘要随着新一代电力电子系统对电力电子器件提出了越来越高的要求,基于材料的新型电力电子器件逐渐成为当前世界
上的研究热点。本文对基新型电力电子器件的研究意义和现状进行了评述,同时还介绍了我们组几年来在该领域所取得的
一些成果,包括基于异质结的电力电子材料设计与生长、器件设计以及工艺研究,这些成果也为我国在该领域进一
步研制高性能新型电力电子器件打下了一定基础。
关键词;异质结构;电力电子

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牧仙骷哪D饧吧杓高舢组分的评莸腉基异质结构~、室温迁移率达疺·陨系亩电子气,这使得该结构制备的电力电子器件具有更低的导通电阻以及更高的工作频率苈阈乱淮缱幼氨付怨β势件的更高能源利用率,更大功率,更高频率,更小体积、更高高温恶劣环境承受能力的要求。目前,基于舢疓异质结的新型电力电子器件研究已经是国际半导体领域的研究热点,也是电力电子技术发展的重要方向。自从年的芯啃∽槭次报道了基于疓结构的高压电力开关器件后,各机构纷纷开展了相关的研究工作。年日本松下公司】报道了一种采用圆形版图布局,采用通孔结构和源、栅双场板,·馐谴死嗥骷驯ǖ赖淖罡呋穿电压。同年,日本古河电器的研究机构】通过提高外延层的厚度,在廉价衬底上制备出了击穿电压钠骷闕也报道了在衬底上研制的击穿电压超过腁/熘式峁蛊骷。而在商业机构中,美国的疽约芭分的家丫迪至薌基电力电子器件的商业化应用。而在国内,该领域的研究仍处于起步阶段。中科院半导体研究所在年在国内率先开展了缌Φ缱悠骷难芯俊=酉来主要从材料生长、器件模拟与制备等方面,简要介绍我们近年来在缌Φ缱恿煊所做的一些工作。在:辖鸩牧现械牧俳缁鞔┑场强度与其中的铝组分成正比,提高势垒层中的组分,可以增大势垒层的临界击穿电场强度,从而提高器件的击穿电压,材料可以兼具高击穿电场与高二维电子气浓度的优势,从而可以降低缌Φ缱悠件的特征通态电阻,提高器件的击穿电压和开关速度。然而高~组分的牧仙长困难,缺陷浓度大,界面质量差,容易引起材料漏电和击穿。为了解决高组分疓异质结构晶格失配过大的问题,我们模拟设计并制作了疓超晶格势垒层结构新型电力电子器件用异质结构材料,材料的模拟与生长详细情况见参考文献ⅰ图N颐峭ü齅设备在蓝宝石衬底上外延生长的异质结构材料的扫描图,分析结果显示晶体质量良好,异质结界面平整光滑,用定理估算出势垒层的平均~组分达到了%。图Q繁面原子力显微镜测试结果,从图中可以看到表面清晰的二维层状生长,段扫描表面粗糙度为。使用非接触式方块电阻测试仪测量得到的电力电子材料的方块电阻方块电阻平均值为痮,ⅰ狶渡■凸獾缰件掌术■.议图熘式峁共牧螪扫描图熘式峁共牧显恿ο晕⒕瞪
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