近日，美國弗吉尼亞理工大學電力電子技術中心（CPES）和蘇州晶湛半導體團隊合作攻關，通過采用蘇州晶湛新型多溝道AlGaN/GaN異質結構外延片，以及運用pGaN降低表面場技術（p-GaN reduced surface field (RESURF)制備的肖特基勢壘二極管(SBD)，成功實現了超過10kV的超高擊穿電壓。這是迄今為止氮化鎵功率器件報道實現的最高擊穿電壓值。相關研究成果已于2021年6月發表于IEEE Electron Device Letters期刊。

  圖1：多溝道AlGaN/GaN SBD器件結構圖    

（引用自IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 42, NO. 6, JUNE 2021）

        實現這一新型器件所采用的氮化鎵外延材料結構包括20nm p+GaN/350nm p-GaN 帽層以及23nm Al0.25Ga0.75N/100nm GaN本征層的5個溝道。該外延結構由蘇州晶湛團隊通過MOCVD方法在4吋藍寶石襯底上單次連續外延實現，無需二次外延?；诖送庋咏Y構開發的氮化鎵器件結構如圖1所示，在刻蝕工藝中，通過僅保留2微米的p-GaN場板結構（或稱為降低表面場（RESURF）結構），能夠顯著降低峰值電場。在此基礎上制備的多溝道氮化鎵肖特基勢壘二極管（SBD），在實現10kV的超高擊穿電壓的同時，巴利加優值（Baliga’s figure of merit, FOM）高達2.8GW?cm^2 , 而39mΩ?cm^2 的低導通電阻率，也遠低于同樣10kV耐壓的 SiC 結型肖特基勢壘二極管。多溝道氮化鎵器件由于采用廉價的藍寶石襯底以及水平器件結構，其制備成本也遠低于采用昂貴SiC襯底制備的SiC二極管。

        創新性的多溝道設計可以突破單溝道氮化鎵器件的理論極限，進一步降低開態電阻和系統損耗，并能實現超高擊穿電壓，大大拓展GaN器件在高壓電力電子應用中的前景。在“碳達峰+碳中和”的歷史性能源變革背景下，氮化鎵電力電子器件在電動汽車、充電樁、可再生能源發電、工業電機驅動器、電網和軌道交通等高壓應用領域具有廣闊的潛力。蘇州晶湛半導體有限公司已于近日發布了面向中高壓電力電子和射頻應用的硅基、碳化硅基以及藍寶石基的新型多溝道AlGaN/GaN異質結構外延片全系列產品，歡迎海內外新老客戶與我們洽商合作，共同推動氮化鎵電力電子技術和應用的新發展！

關于蘇州晶湛半導體有限公司

        蘇州晶湛半導體有限公司成立于2012年，坐落于江蘇省蘇州市工業園區納米城，擁有一個國際先進的氮化鎵外延材料研發和產業化基地，致力于為微波射頻、電力電子器件和LED領域提供高品質氮化鎵外延材料。2014年底，晶湛半導體在全球首家發布其商品化8英寸硅基氮化鎵外延片產品，并在2018年10月通過ISO9001質量體系認證。蘇州晶湛半導體有限公司將一直秉承著“成為服務全球的氮化鎵外延材料制造商”的愿景，為客戶創造價值。

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