隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動車、家用電器等產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品的性能也越來越受重視，尤其是在功率設(shè)計(jì)方面。如何提升電源轉(zhuǎn)換能效，提高功率密度水平，延長電池續(xù)航時(shí)間，成為了新一代電子產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)。

在這樣的背景下，一種新型的功率半導(dǎo)體——氮化鎵（GaN）的出現(xiàn)，那么氮化鎵工藝優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些呢？

氮化鎵是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙的半導(dǎo)體，該化合物結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦，硬度很高。氮化鎵的能隙很寬，為3．4電子伏特，可以用在高功率、高速的光電元件中，如氮化鎵可以用在紫光的激光二極管，可以在不使用非線性半導(dǎo)體泵浦固體激光器的條件下，產(chǎn)生紫光激光。

一方面，在理論上由于其能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系，其中載流子的有效質(zhì)量較大，輸運(yùn)性質(zhì)較差，則低電場遷移率低，高頻性能差。另一方面，現(xiàn)在用異質(zhì)外延（以藍(lán)寶石和SiC作為襯底）技術(shù)生長出的GaN單晶，還不太令人滿意（這有礙于GaN器件的發(fā)展），例如位錯(cuò)密度達(dá)到了108~1010/cm2（雖然藍(lán)寶石和SiC與GaN的晶體結(jié)構(gòu)相似，但仍然有比較大的晶格失配和熱失配）；未摻雜GaN的室溫背景載流子（電子）濃度高達(dá)1017cm-3（可能與N空位、替位式Si、替位式O等有關(guān)），并呈現(xiàn)出n型導(dǎo)電；雖然容易實(shí)現(xiàn)n型摻雜（摻Si可得到電子濃度1015~1020/cm3、室溫遷移率》300 cm2/ V.s 的n型GaN），但p型摻雜水平太低（主要是摻Mg），所得空穴濃度只有1017~1018/cm3，遷移率《10cm2/V.s，摻雜效率只有0.1%~1%（可能是H的補(bǔ)償和Mg的自身電離能較高所致）。

雖然GaN相比于Si等材料更節(jié)能、更快，具備更好的恢復(fù)特性，但是仍然談不上徹底取代。由于若干原因，GaN并不常用于晶體管中，因?yàn)镚aN器件通常是耗盡型器件，當(dāng)柵極 － 源極電壓為零時(shí)它們會產(chǎn)生導(dǎo)通，這是一個(gè)問題。

其次，GaN器件極性太大，難以通過高摻雜來獲得較好的金屬－半導(dǎo)體的歐姆接觸，這是GaN器件制造中的一個(gè)難題，現(xiàn)在最好的解決辦法就是采用異質(zhì)結(jié)，首先讓禁帶寬度逐漸過渡到較小一些，然后再采用高摻雜來實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，但這種工藝很復(fù)雜。

不過，GaN特別是通過異質(zhì)結(jié)的作用，其有效輸運(yùn)性能并不亞于GaAs，而制作微波功率器件的效果（微波輸出功率密度上）還往往要遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的一切半導(dǎo)體材料。

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