《Ga2O3纳米材料在高频通信系统和高能效电力电子等领域具有应用前景》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2018-06-11
  • 在由AIP出版社出版的应用物理快报(Applied Physics Letters)报道的新实验中,研究人员已经表明,称为氧化镓(Ga 2 O 3)的宽带隙半导体可以设计成纳米尺度的结构,使电子在晶体结构内移动得更快。随着电子的移动如此轻松,Ga2O3可能成为诸如高频通信系统和高能效电力电子等应用的有前景的材料。

    俄亥俄州立大学负责该研究的Siddharth Rajan说:“氧化镓有可能使晶体管超越现有技术。”

    由于Ga2O3具有作为硅替代材料开发的宽带隙材料的最大带隙(激发电子以使其导电所需的能量)之一,因此它对于高功率和高频率器件特别有用。它在宽带隙半导体中也是独一无二的,因为它可以直接从其熔融形式生产,从而可以大规模生产高质量的晶体。

     

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    • 编译者:Lightfeng
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    • 美国俄亥俄州立大学声称氧化镓(β-Ga2O3)横向晶体管的功率品质因数最高,为376MW / cm2。研究人员使用了由钛酸钡(BaTiO3)构成的绝缘体,该钙钛矿氧化物结合了极高的介电常数和高击穿场强(> 8MV / cm)。 根据仿真,电介质可以减小给定偏置下的峰值场。射频(RF)和电力电子设备可以受益于更高的平均电场,从而实现提高效率、功率密度和速度。该团队评论说:“将基于钙钛矿氧化物的极端介电常数介质集成到常规和宽禁带半导体中,如Si、GaAs、GaN和SiC,可以使射频和电力电子设备的性能得到前所未有的改善。” BaTiO3电介质的使用还使通道电荷密度更高,达到1.6x1013 / cm2,从而降低了导通电阻。β-Ga2O3的理论击穿场强为8MV / cm,远大于氮化镓(GaN)的3MV / cm。β-Ga2 O3的一个缺点是迁移率较低。较高的通道电荷可以在某种程度对此进行补偿。 研究人员在以极限k BaTiO3为绝缘体的β-Ga2O3上制造了横向金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(MISFET)。沟道区域是使用880℃金属有机化学气相沉积(MOCVD)在铁掺杂的β-Ga2O3衬底上形成β-(AlxGa1−x)2O3/Ga2O3层。有意掺杂的5x1018/cm3铝/氧化镓层是硅烷中的硅(SiH4)制成的。 使用光刻技术定义源极和漏极区域,然后进行硅离子注入,并通过900°C退火30分钟进行激活。然后将源极和漏极蚀刻至β-Ga2O3,并退火由钛/金/镍形成的金属触点。 使用来自烧结的BaTiO3源的670°C RF溅射法涂覆BaTiO3。BaTiO3的厚度为73nm,略低于75nm的靶材。研究人员计划用Al2O3中间层来改善其性能,避免溅射对沟道电阻产生负面影响。源极/漏极欧姆接触也遭受溅射降解,这可以通过在BaTiO3之后施加金属和/或通过优化金属堆叠来改善。 该器件通过台面隔离蚀刻和镍/金/镍肖特基栅极沉积完成。栅漏间距(Lgd)介于0.5μm至6μm之间。栅极长度为0.7μm。电容电压测量表明BaTiO3的介电常数为235,此为介电常数的下限估计值。 最低导通电阻为13.6Ω-mm,已标准化为栅极宽度为0.5μmLgd和1.5μmLsd。漏极电流达到359mA / mm,这是在直流条件下,任何外延生长的β-Ga2O3侧向晶体管器件中报告的最高电流,只有在转移到高导热性衬底(如金刚石和金刚石)的β-Ga2O3纳米膜晶体管中可以获得更高的电流。 三端击穿电压(Vbr)随着Lgd的增加而增加,对于6μm的间距,最高值为918V。对于0.5μm的Lgd,在201V击穿。击穿时的平均电场从0.5μmLgd时的4MV / cm降低到6μm时的1.5MV / cm。 反向偏置电流测量表明,栅极泄漏会限制击穿性能。仿真表明,栅极拐角处的电场尖峰,这会增加器件的栅极电流泄漏并导致电介质击穿。 功率因数Vbr2 / RspON平衡了击穿与特定电阻之间的权衡,并针对源漏区(Lsdxwidth)进行了归一化。所有器件的品质因数均高于147MW / cm2,对于4.7μmLsd和3μmLgd,其640V Vbr和1.08mΩ-cm2RspON达到376MW / cm2。该团队声称376MW / cm2的数字是β-Ga2O3晶体管的最高报告值。
  • 《用于治疗、生物成像和生物传感的二维MoS2‐基纳米材料》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2018-11-27
    • 二硫化钼(MoS2)是一种典型的二维层状过渡金属二硫化物,由于其独特的结构、物理化学、光学和生物特性,近年来受到了广泛的关注。虽然MoS2主要应用于传统工业,如干润滑剂、插补剂和锂离子电池中的负极材料,但其二维和0D的形式已经导致了在传感、催化、治疗和成像方面的不同应用。本文系统综述了MoS2在生物医学领域的研究进展,重点介绍了其在不同生物医学领域的应用。本文对MoS2的基本结构和性质进行了概述,并详细描述了目前合成的不同形态,即纳米片、纳米管和量子点,以及合成策略。本文还对基于MoS2‐的纳米复合材料的生物医学应用进行了详细和分类的描述,如药物传递、基因传递、光疗、联合治疗、生物成像、热敏学和生物传感等不同的治疗和诊断模式。最后,简要评述了目前面临的挑战和限制,并讨论了整体改进MoS2基纳米复合材料作为一种潜在纳米药物的前景。 ——文章发布于2018年11月22日