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상세 정보 |
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| 기계적 경직성: | 9 모스 | 영 계수: | 350 GPa(GaN), 130 GPa(Si) |
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| 에피택셜 성장 방법: | MOCVD, HVPE, MBE | 성장 온도: | 1000-1200°c |
| 열전도성: | 130~170 와트/m·K | 방출 파장: | 365-405 nm (자외선/청색) |
| 저항률: | 10−3-10−2 Ω·cm | 전자 농도: | 10¹⁶-10¹⁹cm⁻³ |
| 강조하다: | 8인치 GaN-on-Si Epitaxy si 서브스트라트,GaN-on-Si Epitaxy Si 서브스트라트 |
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제품 설명
MOCVD 원자로 또는 RF 에너지 응용을위한 8 인치 GaN-on-Si Epitaxy si 기판 ((110 111 110)
8인치 GaN-on-Si Epitaxy의 추상
8인치 GaN-on-Si 에피택시 과정은 지름 8인치의 실리콘 (Si) 기판에 갈륨 나트라이드 (GaN) 층을 재배하는 것을 포함한다. 이 조합은 GaN의 높은 전자 이동성을 활용합니다.,열전도성, 넓은 대역격 특성을 가진 실리콘의 확장성과 비용 효율성입니다. 이 구조의 중요한 부분은 부근성 완충층입니다.이것은 GaN와 Si 사이의 격자 불일치와 열 확장 차이를 관리합니다.이 기술은 고효율의 전력 전자제품, RF 장치 및 LED 생산에 필수적입니다.성능과 비용 사이의 균형을 제공합니다, 그리고 기존의 실리콘 프로세스와 호환성 때문에 대규모 반도체 제조에서 점점 더 많이 사용됩니다.
8인치 GaN-on-Si 에피타크시의 성질
물질적 특성
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넓은 대역 간격: GaN은 대역 간격 에너지 3.4 eV의 넓은 대역 간격 반도체입니다. 이 속성은 GaN 기반 장치가 더 높은 전압, 온도,전통적인 실리콘 기반 장치와 비교하면넓은 대역 간격은 또한 더 높은 분해 전압으로 이어지며, GaN-on-Si는 고전력 애플리케이션에 이상적입니다.
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높은 전자 이동성 및 포화 속도: GaN는 높은 전자 이동성을 (일반적으로 2000 cm2/Vs) 과 높은 포화 속도 (~ 2.5 x 107 cm/s) 를 나타냅니다. 이러한 특성은 빠른 스위치 속도와 고주파 작동을 가능하게합니다.이것은 RF 장치와 전력 트랜지스터에 매우 중요합니다..
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높은 열전도성: GaN은 실리콘에 비해 더 나은 열전도성을 가지고 있으며 효율적인 열분해에 도움이 됩니다.이것은 특히 장치의 성능과 신뢰성을 유지하기 위해 열 관리가 중요한 고전력 장치에서 중요합니다..
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고비판적 전기장: GaN의 중요한 전기장은 3.3 MV/cm 정도이며, 실리콘보다 훨씬 높습니다. 이것은 GaN 장치가 붕괴하지 않고 더 높은 전기장을 처리 할 수있게합니다.전력전자에서 더 높은 효율과 전력 밀도에 기여합니다.
구조 및 기계적 특성
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격자 부적절 과 긴장: GaN-on-Si 에피택시의 과제 중 하나는 GaN과 Si 사이의 중요한 격자 불일치 (약 17%) 이다. 이 불일치는 부피층에 긴장을 유발합니다.부진과 결함을 유발할 수 있습니다.그러나, 버퍼 레이어와 스트레인 관리 전략의 사용과 같은 대두성 성장 기법의 발전은 이러한 문제를 완화했습니다.고품질의 GaN-on-Si 웨이퍼를 생산할 수 있도록 하는.
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웨이퍼 구부러움 과 굽힘: GaN와 Si 사이의 열 팽창 계수 차이로 인해, 열 스트레스는 대두성 성장 과정에서 웨이퍼 구부러짐 또는 왜곡을 일으킬 수 있습니다.이 기계적 변형은 장치 제조의 후속 단계에 영향을 미칠 수 있습니다성장 조건을 제어하고 버퍼 층을 최적화하는 것은 이러한 영향을 최소화하고 웨이퍼의 평면성을 보장하는 데 중요합니다.
전기 및 성능 특성
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높은 분사 전압: GaN의 넓은 대역 간격과 높은 비판 전기장의 조합은 높은 분해 전압을 가진 장치를 만듭니다. 이 특성은 전력 장치에 중요합니다.더 높은 전압과 전류를 더 효율적이고 안정적으로 처리 할 수 있도록.
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낮은 저항: GaN-on-Si 장치들은 일반적으로 실리콘 기반의 대응 장치에 비해 낮은 온 저항을 나타냅니다. 저항의 감소는 더 적은 전력 손실과 더 높은 효율을 나타냅니다.특히 전원 전환 응용 프로그램에서.
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효율성 및 전력 밀도: GaN-on-Si 기술은 더 높은 전력 밀도와 효율성을 가진 장치의 개발을 가능하게합니다. 이것은 특히 전력 전자제품에서 유용합니다.크기를 줄이고 성능을 향상시키는 것이 지속적인 도전이 될 때.
비용 및 확장성
GaN 에피택시에 8인치 실리콘 기판을 사용하는 주요 장점 중 하나는 확장성과 비용 절감입니다.실리콘 기판은 사피르나 실리콘 탄화수소 (SiC) 와 같은 다른 기판에 비해 널리 사용되고 저렴합니다.더 큰 8인치 웨이퍼를 사용할 수 있다는 것은 또한 웨이퍼 당 더 많은 장치를 제조 할 수 있다는 것을 의미하며 규모의 경제와 생산 비용을 낮추게합니다.
| 매개 변수 범주 | 매개 변수 | 가치/범위 | 언급 |
| 물질적 특성 | GaN의 띠 간격 | 3.4 eV | 넓은 대역 간격 반도체, 고온, 고전압 및 고주파 애플리케이션에 적합 |
| Si의 띠 간격 | 1.12 eV | 기판 재료로 실리콘은 좋은 비용 효율성을 제공합니다. | |
| 열전도성 | 130~170W/m·K | GaN층의 열전도; 실리콘 기판은 약 149 W/m·K | |
| 전자 이동성 | 1000~2000cm2/V·s | GaN층의 전자 이동성은 실리콘보다 높습니다. | |
| 다이 일렉트릭 상수 | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | GaN와 Si의 변압수 상수 | |
| 열 팽창 계수 | 5.6ppm/°C (GaN), 2.6ppm/°C (Si) | GaN와 Si의 열 팽창 계수에서 불일치, 잠재적으로 스트레스를 유발합니다. | |
| 라티스 상수 | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | GaN와 Si 사이의 격자 상수 불일치, 잠재적으로 굴절을 초래할 수 있습니다 | |
| 위장 밀도 | 108-109cm−2 | 에피타시얼 성장 과정에 따라 GaN 층의 전형적인 굴절 밀도 | |
| 기계적 경직성 | 9 모스 | 가나 (GaN) 의 기계적 경직성, 마모 저항성 및 내구성 | |
| 웨이퍼 사양 | 웨이퍼 지름 | 2인치, 4인치, 6인치, 8인치 | Si 웨이퍼에 GaN의 일반적인 크기 |
| GaN 층 두께 | 1~10μm | 특정 애플리케이션 필요에 따라 | |
| 기판 두께 | 500~725μm | 기계적 강도에 대한 실리콘 기판의 전형적인 두께 | |
| 표면 거칠성 | < 1 nm RMS | 고품질의 대두성 성장을 보장하는 닦은 후 표면 거칠성 | |
| 계단 높이 | < 2 nm | GaN 층의 계단 높이는 장치 성능에 영향을 미칩니다. | |
| 웨이퍼 활 | < 50μm | 웨이퍼 아우, 프로세스 호환성에 영향을 미치는 | |
| 전기 특성 | 전자 농도 | 1016~1019cm-3 | GaN 층의 n형 또는 p형 도핑 농도 |
| 저항성 | 10−3-10−2 Ω·cm | GaN 층의 전형적인 저항성 | |
| 전기장 분해 | 3 MV/cm | 고전압 장치에 적합한 GaN 층의 높은 분해장 강도 | |
| 광학적 특성 | 방출 파장 | 365~405 nm (UV/블루) | LED 및 레이저에 사용되는 GaN 물질의 방출 파장 |
| 흡수 계수 | ~104cm-1 | 가시광선 범위에서 GaN 흡수 계수 | |
| 열 특성 | 열전도성 | 130~170W/m·K | GaN층의 열전도; 실리콘 기판은 약 149 W/m·K |
| 열 팽창 계수 | 5.6ppm/°C (GaN), 2.6ppm/°C (Si) | GaN와 Si의 열 팽창 계수에서 불일치, 잠재적으로 스트레스를 유발합니다. | |
| 화학적 특성 | 화학적 안정성 | 높은 | GaN는 경식 저항성이 좋으며 혹독한 환경에 적합합니다. |
| 표면 처리 | 먼지 없는, 오염 없는 | GaN 웨이퍼 표면의 청결 요구 사항 | |
| 기계적 특성 | 기계적 경직성 | 9 모스 | 가나 (GaN) 의 기계적 경직성, 마모 저항성 및 내구성 |
| 영의 모듈 | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | 장치의 기계적 특성에 영향을 미치는 GaN와 Si의 영 모듈 | |
| 생산 매개 변수 | 에피타시얼 성장 방법 | MOCVD, HVPE, MBE | GaN 층에 대한 일반적인 부피 자라는 방법 |
| 수익률 | 프로세스 제어와 웨이퍼 크기에 따라 달라집니다. | 양은 굴절 밀도와 웨이퍼 활과 같은 요인에 의해 영향을 받는다. | |
| 성장 온도 | 1000~1200°C | GaN층의 대각성 성장의 전형적인 온도 | |
| 냉각 속도 | 제어 냉각 | 냉각 속도는 일반적으로 열 스트레스와 웨이퍼 활을 방지하기 위해 제어 |
8인치 GaN-on-Si Epitaxy의 응용 프로그램
8인치 GaN-on-Si (실리콘에 있는 갈륨산화물) 에피타크시는 다양한 고성능 애플리케이션에서 중요한 발전을 가능하게 한 변혁적인 기술입니다.실리콘 기판에 GaN의 통합은 GaN의 우수한 특성을 실리콘의 비용 효율성과 확장성으로 결합합니다.8인치 GaN-on-Si 에피타크스의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.
1.전력전자
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전력 트랜지스터: GaN-on-Si는 고전자 이동성 트랜지스터 (HEMT) 및 금속 산화 반도체 현장 효과 트랜지스터 (MOSFET) 와 같은 전력 트랜지스터에 점점 더 많이 사용됩니다.이 트랜지스터는 GaN의 높은 전자 이동성으로부터 이익을 얻습니다., 높은 분사 전압, 낮은 전원 저항, 데이터 센터, 전기 차량 (EV) 및 재생 에너지 시스템과 같은 애플리케이션에서 효율적인 전력 변환에 이상적입니다.
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전력 변환기: 고 주파수 스위칭에서 GaN-on-Si의 뛰어난 성능은 컴팩트하고 효율적인 전력 변환기의 개발을 가능하게합니다.이 변환기는 AC/DC 어댑터와 충전기에서 산업용 전원 공급 장치 및 태양광 인버터까지 다양한 응용 분야에서 필수적입니다..
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재생 에너지용 인버터: GaN-on-Si 인버터는 태양광 발전 시스템과 풍력 터빈에서 사용됩니다.에너지 손실을 최소화하면서 더 높은 주파수와 전압에서 작동 할 수있는 능력은 더 효율적이고 신뢰할 수있는 재생 에너지 생산으로 이어집니다..
2.라디오 주파수 (RF) 응용 프로그램
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RF 전력 증폭기: GaN-on-Si는 RF 전력 증폭기에 널리 사용됩니다. 높은 효율으로 높은 주파수에서 작동 할 수있는 능력 때문입니다. 이러한 증폭기는 통신 인프라에 중요합니다.5G 기지국 포함, 위성 통신 및 레이더 시스템
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저소음 증폭기 (LNA): RF 응용 프로그램에서 GaN-on-Si 기반 LNA는 상당한 잡음을 추가하지 않고 약한 신호를 증폭시키기 위해 사용되며 통신 시스템의 민감도와 성능을 향상시킵니다.
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레이더 및 방어 시스템: GaN-on-Si의 높은 전력 밀도와 효율성은 고성능과 신뢰할 수있는 작동이 중요한 레이더 및 방위 응용 프로그램에 적합합니다.
3.광전자
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광발광 다이오드 (LED): GaN-on-Si 기술은 LED의 생산에 특히 일반 조명 및 디스플레이 기술에 사용됩니다.8인치 웨이퍼의 확장성은 다양한 소비자 및 산업용 애플리케이션에서 사용되는 높은 밝기의 LED의 비용 효율적인 제조를 허용합니다..
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레이저 다이오드: GaN-on-Si 는 광학 저장소, 통신, 의료 기기 등에 사용되는 레이저 다이오드 개발에도 사용 된다.GaN의 고효율과 실리콘의 확장성이 결합되어 이러한 장치가 더 접근적이고 저렴하게 만들어집니다..
4.전기차 (EV) 및 자동차
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보드 충전기 및 인버터: GaN-on-Si 장치는 전기 차량에 사용되는 탑재 충전기와 인버터에 필수 요소입니다. 이러한 구성 요소는 GaN의 높은 효율성과 컴팩트 크기를 활용합니다.더 긴 주행거리와 더 빠른 충전 시간에 기여합니다..
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고급 운전자 보조 시스템 (ADAS): 고주파 가온-시 (GaN-on-Si) 의 작동과 효율성은 더 안전한 운전을 위해 실시간 데이터를 제공하기 위해 레이더와 리다르 기술을 사용하는 ADAS에서 가치가 있습니다.
5.데이터 센터 및 서버
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전원 공급 장치 (PSU): GaN-on-Si 기술은 데이터 센터와 서버의 PSU에 사용되며 전통적인 실리콘 기반 전원 공급 장치에 비해 더 높은 효율과 열 생산량을 줄여줍니다.이는 냉각 비용을 낮추고 전반적인 에너지 효율을 향상시킵니다..
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고효율 에너지 관리: GaN-on-Si 장치의 컴팩트 크기와 효율은 에너지 효율과 신뢰성이 가장 중요한 데이터 센터의 고급 전력 관리 시스템에 이상적입니다.
6.소비자 전자제품
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빠른 충전기: GaN-on-Si 는 스마트 폰, 노트북 및 기타 휴대용 장치의 빠른 충전기에 점점 더 많이 사용됩니다. 기술은 더 작고 가벼운 충전기를 가능하게하며 효율적으로 높은 전력을 공급 할 수 있습니다.충전 시간을 줄이는 것.
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전원 어댑터: GaN-on-Si 기반의 전원 어댑터의 컴팩트 크기와 높은 효율은 소비자 전자제품에 대한 선호 선택으로 만들어지며 더 휴대적이고 에너지 효율적인 충전 솔루션으로 이어집니다.
7.전기통신
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기지국: GaN-on-Si는 5G 베이스 스테이션에서 사용되는 전력 증폭기에 매우 중요합니다. 기술은 더 높은 주파수와 더 높은 효율을 지원합니다.더 빠르고 신뢰성 높은 통신 네트워크 구축을 가능하게 하는 것.
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위성 통신: GaN-on-Si 장치의 높은 전력 및 주파수 기능은 위성 통신 시스템에서도 신호 강도와 데이터 전송 속도를 향상시키는 데 유용합니다.
결론
8인치 GaN-on-Si 에피택시의 응용은 전력 전자제품과 통신, 광전자 및 자동차 시스템에 이르기까지 광범위한 산업에 걸쳐 있습니다.높은 성능과 비용 효율적인 제조를 결합할 수 있는 능력으로 차세대 기술의 핵심 요소가 됩니다., 다양한 높은 수요 부문에서 혁신을 촉진합니다.
8인치 GaN-on-Si Epitaxy의 사진
질문 및 답변
질문: 실리콘보다 갈리엄 나이트라이드의 장점은 무엇입니까?
A:갈륨 질소 (GaN) 는 넓은 대역 간격, 더 높은 전자 이동성 및 더 나은 열 전도성으로 인해 실리콘 (Si) 에 비해 상당한 이점을 제공합니다.이러한 특성으로 GaN 장치가 더 높은 전압에서 작동 할 수 있습니다., 더 높은 효율과 더 빠른 스위칭 속도를 가진 온도 및 주파수. GaN은 또한 더 높은 분해 전압, 더 낮은 온 저항을 가지고 있으며 더 높은 전력 밀도를 처리 할 수 있습니다.전력 전자 장치에 적합합니다., RF 응용 프로그램 및 고주파 작업, 컴팩트성, 효율성 및 열 관리가 중요한 곳.