wersja mobilna
Online: 771 Wtorek, 2017.08.22

Biznes

Czy tlenek galu jest przyszłością elektroniki?

poniedziałek, 19 września 2016 12:44

Od lat poszukiwany jest materiał półprzewodnikowy, który może w przyszłości zastąpić krzem. Chociaż Si jest atrakcyjny cenowo, rosną obawy o to, że komponenty elektroniczne z niego zbudowane nie będą w stanie już niedługo sprostać wymaganiom stawianym urządzeniom elektronicznym używanym w różnych dziedzinach, od optoelektroniki po energetykę odnawialną, w zakresie szybkości działania, sprawności energetycznej oraz kompaktowości.

Dotychczas branża elektroniczna największe nadzieje na dalszy rozwój wiązała z dwoma materiałami: węglikiem krzemu (SiC) i azotkiem galu (GaN), które miały zastąpić krzem. Dzięki badaniom prowadzonym przez japońskich naukowców może się jednak okazać, że istnieje alternatywa dla tych półprzewodników. Jeżeli technologię produkcji, nad którą pracują, jak do tej pory z sukcesami, uda się skomercjalizować, konkurencją dla SiC oraz GaN wkrótce, nim one same zdążą wyprzeć z rynku krzem, stanie się tlenek galu (Ga2O3).

Co hamuje rozwój rynku podzespołów SiC i GaN?

Szerokość przerwy energetycznej w półprzewodniku to parametr, charakteryzujący energię potrzebną do przejścia elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia. Wartość tej wielkości wpływa na właściwości materiału. Dzięki temu, że w węgliku krzemu i azotku galu przerwa zabroniona jest znacznie szersza (wynosi, odpowiednio, 3,3 i 3,4 eV) niż w innych materiałach, na przykład w krzemie (1,1 eV), podzespoły elektroniczne zbudowane z tych materiałów pracują przy większych napięciach. Ponadto działają one przy wyższych częstotliwościach i mają mniejsze prądy upływu. W rezultacie z podzespołów na bazie SiC i GaN można budować urządzenia bardziej energooszczędne i kompaktowe.

Pomimo tak atrakcyjnych właściwości, na drodze do upowszechnienia się komponentów elektronicznych z węglika krzemu oraz azotku galu niestety wciąż stoi ich cena, na którą największy wpływ mają koszty ich produkcji. Dopóki nie będzie ona porównywalna z ceną ich odpowiedników na bazie krzemu, nie należy się raczej spodziewać, że zapotrzebowanie na nie szybko wzrośnie.

Przełomowa technologia produkcji

Tlenek galu, również zaliczany do półprzewodników o szerokiej przerwie energetycznej, pod tym względem znacznie przewyższa nie tylko krzem, ale i SiC oraz GaN. W przypadku tego materiału szerokość pasma zabronionego wynosi bowiem aż 5 eV.

Niestety półprzewodnik ten charakteryzuje mała wartość przewodności cieplnej. To, bez zastosowania dodatkowych rozwiązań konstrukcyjnych, ograniczało do tej pory możliwości wykorzystania tlenku galu.

Obejściem tego ograniczenia zajęli się naukowcy z Japonii. W założonej z ich udziałem firmie Flosfia udało się opracować innowacyjną technologię produkcji tlenku galu na podłożu z szafiru.

Proces produkcyjny jest szybszy i tańszy niż inne metody. Umożliwia też wykonanie cieńszych struktur, które łatwiej można połączyć z materiałami o większej przewodności cieplnej.

Wykorzystując tę technologię, udało się jak dotychczas wyprodukować diodę o napięciu przebicia 530 V oraz rezystancji przewodzenia 0,1 mΩ·cm², parametrach lepszych niż te do tej pory osiągalne równocześnie w przypadku podzespołów z SiC. Twórcy zapowiadają dalsze udoskonalanie procesu, tak by umożliwiał produkcję komponentów o jeszcze lepszych parametrach. Planują też w perspektywie kilku najbliższych lat jej rozwój na masową skalę

Monika Jaworowska

 

World News 24h

wtorek, 22 sierpnia 2017 12:07

The global gallium arsenide wafer market to decline at a CAGR of 11.9% during the period 2017-2021. The report has been prepared based on an in-depth market analysis with inputs from industry experts. The report covers the market landscape and its growth prospects over the coming years. The report also includes a discussion of the key vendors operating in this market. The latest trend gaining momentum in the market is shutdown of 2G network. High-speed Internet has now become readily available worldwide. The data speed of a 4G connection is 10 times faster 3G data speed.

więcej na: electroiq.com