美國佛羅里達(dá)大學(xué)、美國海軍研究實驗室和韓國大學(xué)的研究人員在AIP出版的《應(yīng)用物理學(xué)》上發(fā)表了研究有關(guān)，展現(xiàn)最具前景的超寬帶化合物——氧化鎵（Ga2O3）的特性、能力、電流限制和未來發(fā)展前景。

氧化鎵基本性能

在微電子器件中，帶隙是決定底層材料的導(dǎo)電性的主要因素。大帶隙材料通常是不能很好地導(dǎo)電的絕緣體，而具有較小帶隙則是是半導(dǎo)體。與使用成熟帶隙材料（如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN））制造的傳統(tǒng)小帶隙硅基芯片相比，氧化鎵能夠在更高的溫度和功率下工作。

氧化鎵具有4.8電子伏特（eV）的極寬帶隙，超過硅的1.1eV及SiC和GaN的3.3eV，使氧化鎵能夠承受比硅、SiC和GaN更大的電場而不會發(fā)生擊穿。此外，氧化鎵在較短距離內(nèi)處理相同的電壓，對于制造更小、更高效的高功率晶體管非常有用。

佛羅里達(dá)大學(xué)材料科學(xué)與工程教授、論文作者Stephen Pearton說：“氧化鎵為半導(dǎo)體制造商提供了一種高度適用于微電子器件的襯底材料。該化合物非常適用于為電動汽車的配電系統(tǒng)或轉(zhuǎn)換器，這些轉(zhuǎn)換器能將電力從風(fēng)力渦輪機等替代能源轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)中?！?/p>

氧化鎵MOSFET

Pearton和他的同事們還研究了氧化鎵作為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的潛力。Pearton說：“傳統(tǒng)上，這些微型電子開關(guān)由硅制成，用于筆記本電腦、智能手機和其他電子產(chǎn)品。對于像電動汽車充電站這樣的系統(tǒng)，我們需要能夠在比硅基器件更高的功率水平下工作的MOSFET，而氧化鎵可能就是解決方案?！睘榱藢崿F(xiàn)這些先進(jìn)的MOSFET，作者確定了需要改進(jìn)柵極電介質(zhì)，以及更有效地從器件中釋放熱量的熱管理方法。

結(jié)論

Pearton得出結(jié)論，氧化鎵不會取代SiC和GaN，后兩者是硅之后的下一代主要半導(dǎo)體材料，但更有可能在擴展超寬帶隙系統(tǒng)可用的功率和電壓范圍方面發(fā)揮作用。他說：“最有希望的應(yīng)用可能是電力調(diào)節(jié)和配電系統(tǒng)中的高壓整流器，如電動汽車和光伏太陽能系統(tǒng)?！?/p>