Substrato GaN-on-Si Epitaxy Si de 8 polegadas 110 111 110 para reatores MOCVD ou aplicação de energia RF
Número do modelo:GaN-on-Si
Local de origem:China
Condições de pagamento:T/T
Prazo de entrega:2-4 semanas
Dureza mecânica:9 Mohs
Módulo de Young:350 GPa (GaN), 130 GPa (Si)
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Substrato de epitaxia si de 8 polegadas GaN-on-Si ((110 111 110) para reatores MOCVD ou aplicações de energia de RF
8 polegadas de GaN-on-Si Epitaxy resumo
O processo de epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas envolve o crescimento de uma camada de nitruro de gálio (GaN) em um substrato de silício (Si), que tem 8 polegadas de dimetro.,Uma parte crucial desta estrutura é a camada tampo epitaxial,que gerencia o desajuste da rede e as diferenças de expanso térmica entre GaN e Si, garantindo a integridade e o desempenho da camada GaN. Esta tecnologia é vital para a produço de eletrônicos de potência de alta eficiência, dispositivos de RF e LEDs,Proporcionar um equilíbrio entre desempenho e custo, e é cada vez mais utilizado na fabricaço de semicondutores em larga escala devido sua compatibilidade com os processos de silício existentes.
Propriedades de 8 polegadas de GaN-on-Si Epitaxy
Propriedades materiais
Ampla distncia de banda: O GaN é um semicondutor de banda larga com uma energia de banda de 3,4 eV. Esta propriedade permite que dispositivos baseados em GaN operem em voltagens, temperaturas,e frequências em comparaço com os dispositivos tradicionais base de silícioA banda larga também leva a tensões de ruptura mais elevadas, tornando o GaN-on-Si ideal para aplicações de alta potência.
Alta mobilidade eletrônica e velocidade de saturaço: O GaN apresenta uma elevada mobilidade eletrônica (normalmente em torno de 2000 cm2/Vs) e uma elevada velocidade de saturaço (~ 2,5 x 107 cm/s).que so cruciais para dispositivos de RF e transistores de potência.
Alta condutividade térmica: GaN tem melhor condutividade térmica em comparaço com o silício, o que ajuda na dissipaço de calor eficiente.Isto é particularmente importante em dispositivos de alta potência onde a gesto térmica é fundamental para manter o desempenho e a confiabilidade do dispositivo.
Campo elétrico crítico elevado: O campo elétrico crítico do GaN é de cerca de 3,3 MV / cm, significativamente maior que o silício. Isso permite que os dispositivos GaN lidem com campos elétricos mais altos sem quebrar,contribuindo para uma maior eficiência e densidade de potência na electrónica de potência.
Propriedades estruturais e mecnicas
Desajuste de grelha e tenso: Um dos desafios na epitaxia de GaN-em-Si é a significativa incompatibilidade de rede entre GaN e Si (aproximadamente 17%).que podem provocar luxações e defeitosNo entanto, os avanços nas técnicas de crescimento epitaxial, tais como o uso de camadas tampo e estratégias de gesto da tenso, têm mitigado estes problemas.que permite a produço de wafers de GaN-Si de alta qualidade.
Curvatura e deformaço de wafer: Devido diferença nos coeficientes de expanso térmica entre GaN e Si, o estresse térmico pode causar curvatura ou deformaço da bolacha durante o processo de crescimento epitaxial.Esta deformaço mecnica pode afetar as etapas subsequentes de fabricaço do dispositivoO controlo das condições de crescimento e a otimizaço das camadas tampo so fundamentais para minimizar estes efeitos e garantir a planitude das wafers.
Propriedades elétricas e de desempenho
Alta tenso de ruptura: A combinaço da banda larga do GaN e do campo elétrico crítico elevado resulta em dispositivos com altas tensões de ruptura.permitindo-lhes lidar com voltagens e correntes mais elevadas com maior eficiência e confiabilidade.
Baixa resistência: Os dispositivos GaN-on-Si apresentam tipicamente uma menor resistência de ligaço em comparaço com os equivalentes base de silício.especialmente em aplicações de comutaço de energia.
Eficiência e densidade de energia: A tecnologia GaN-on-Si permite o desenvolvimento de dispositivos com maior densidade de potência e eficiência.onde a reduço do tamanho e a melhoria do desempenho so desafios contínuos.
Custo e escalabilidade
Uma das principais vantagens de usar um substrato de silício de 8 polegadas para epitaxia de GaN é a escalabilidade e reduço de custos.Os substratos de silício esto amplamente disponíveis e so menos caros em comparaço com outros substratos como safira ou carburo de silício (SiC)A capacidade de utilizar wafers maiores de 8 polegadas também significa que mais dispositivos podem ser fabricados por wafer, levando a economias de escala e custos de produço mais baixos.
| Categoria de parmetros | Parmetro | Valor/Range | Observações |
| Propriedades materiais | Bandgap de GaN | 3.4 eV | Semicondutores de banda larga, adequados para aplicações de alta temperatura, alta tenso e alta frequência |
| Bandgap de Si | 1.12 eV | O silício como material de substrato oferece uma boa relaço custo-eficácia | |
| Conductividade térmica | 130-170 W/m·K | A condutividade térmica da camada de GaN; o substrato de silício é de aproximadamente 149 W/m·K | |
| Mobilidade dos elétrons | 1000-2000 cm2/V·s | Mobilidade eletrônica na camada GaN, maior do que no silício | |
| Constante dielétrica | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Constantes dielétricas de GaN e Si | |
| Coeficiente de expanso térmica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Descoordenaço nos coeficientes de expanso térmica de GaN e Si, potencialmente causando estresse | |
| Constante de grelha | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Desconformidade constante de rede entre GaN e Si, potencialmente levando a luxações | |
| Densidade de dislocaço | 108-109 cm−2 | Densidade de deslocaço típica na camada de GaN, dependendo do processo de crescimento epitaxial | |
| Dureza mecnica | 9 Mohs | Dureza mecnica do GaN, proporcionando resistência ao desgaste e durabilidade | |
| Especificações da bolacha | Dimetro da bolacha | 2 polegadas, 4 polegadas, 6 polegadas, 8 polegadas | Tamanhos comuns para o GaN em wafers de Si |
| Espessura da camada GaN | 1 a 10 μm | Dependendo das necessidades específicas da aplicaço | |
| Espessura do substrato | 500-725 μm | Espessura típica do substrato de silício para a resistência mecnica | |
| Superfície rugosa | < 1 nm RMS | A rugosidade da superfície após o polimento, garantindo um crescimento epitaxial de alta qualidade | |
| Altura do degrau | < 2 nm | Altura do degrau na camada GaN, afetando o desempenho do dispositivo | |
| Arco de wafer | < 50 μm | Arco de wafer, influenciando a compatibilidade do processo | |
| Propriedades elétricas | Concentraço de elétrons | 1016-1019 cm−3 | concentraço de doping do tipo n ou p na camada de GaN |
| Resistividade | 10−3-10−2 Ω·cm | Resistividade típica da camada de GaN | |
| Campo elétrico de ruptura | 3 MV/cm | Alta resistência do campo de ruptura na camada de GaN, adequada para dispositivos de alta tenso | |
| Propriedades ópticas | Comprimento de onda de emisso | 365-405 nm (UV/Azul) | comprimento de onda de emisso de material GaN, utilizado em LEDs e lasers |
| Coeficiente de absorço | ~ 104 cm−1 | Coeficiente de absorço de GaN na faixa de luz visível | |
| Propriedades térmicas | Conductividade térmica | 130-170 W/m·K | A condutividade térmica da camada de GaN; o substrato de silício é de aproximadamente 149 W/m·K |
| Coeficiente de expanso térmica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Descoordenaço nos coeficientes de expanso térmica de GaN e Si, potencialmente causando estresse | |
| Propriedades químicas | Estabilidade química | Alto | GaN tem boa resistência corroso, adequado para ambientes adversos |
| Tratamento de superfície | Sem pó, sem contaminaço | Requisito de limpeza da superfície da bolacha de GaN | |
| Propriedades mecnicas | Dureza mecnica | 9 Mohs | Dureza mecnica do GaN, proporcionando resistência ao desgaste e durabilidade |
| Módulo de Young | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | Modulo de Young de GaN e Si, afetando as propriedades mecnicas do dispositivo | |
| Parmetros de produço | Método de crescimento epitaxial | MOCVD, HVPE, MBE | Métodos de crescimento epitaxial comuns para as camadas de GaN |
| Taxa de rendimento | Depende do controlo do processo e do tamanho da bolacha | O rendimento é influenciado por fatores como a densidade de deslocaço e o arco da wafer | |
| Temperatura de crescimento | 1000-1200°C | Temperatura típica para o crescimento epitaxial da camada de GaN | |
| Taxa de arrefecimento | Frigorífico controlado | A taxa de resfriamento é geralmente controlada para evitar o estresse térmico e o arco da bolacha |
Aplicações do 8inch GaN-on-Si Epitaxy
A epitaxia GaN-on-Si (nitreto de gálio em silício) de 8 polegadas é uma tecnologia transformadora que permitiu avanços significativos em várias aplicações de alto desempenho.A integraço de GaN em substratos de silício combina as propriedades superiores de GaN com a rentabilidade e escalabilidade do silícioAqui esto as principais aplicações da epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas:
1.Eletrónica de potência
Transistores de potência: GaN-on-Si é cada vez mais usado em transistores de potência, como transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMT) e transistores de efeito de campo de semicondutores de óxido de metal (MOSFETs).Estes transistores beneficiam da alta mobilidade eletrônica do GaN, alta tenso de ruptura e baixa resistência, tornando-os ideais para uma converso eficiente de energia em aplicações como centros de dados, veículos elétricos (EVs) e sistemas de energia renovável.
Conversores de potência: O desempenho superior do GaN/Si na comutaço de alta frequência permite o desenvolvimento de conversores de potência compactos e eficientes.Estes conversores so essenciais em aplicações que vo desde adaptadores AC/DC e carregadores até fontes de alimentaço industriais e inversores fotovoltaicos.
Inversores para energia renovável: Os inversores GaN/Si so utilizados em sistemas de energia solar e turbinas eólicas.A sua capacidade de operar em frequências e voltagens mais elevadas, ao mesmo tempo em que minimiza as perdas de energia, conduz a uma geraço de energia renovável mais eficiente e fiável.
2.Aplicações de radiofrequência (RF)
Amplificadores de potência de RF: O GaN-on-Si é amplamente utilizado em amplificadores de potência de RF devido sua capacidade de operar em altas frequências com alta eficiência.incluindo as estações de base 5G, comunicações por satélite e sistemas de radar.
Amplificadores de baixo ruído (LNA): Em aplicações de RF, os LNAs baseados em GaN-on-Si so usados para amplificar sinais fracos sem adicionar ruído significativo, melhorando a sensibilidade e o desempenho dos sistemas de comunicaço.
Radar e sistemas de defesa: A alta densidade de potência e eficiência do GaN-on-Si o tornam adequado para aplicações de radar e defesa, onde o alto desempenho e a operaço confiável so críticos.
3.Optoeletrónica
Diodos emissores de luz (LED): A tecnologia GaN-on-Si é utilizada na produço de LEDs, nomeadamente para tecnologias gerais de iluminaço e de exibiço.A escalabilidade de wafers de 8 polegadas permite a fabricaço econômica de LEDs de alto brilho usados em várias aplicações industriais e de consumo.
Diodos a laser: O GaN-on-Si também é empregado no desenvolvimento de diodos a laser, que so usados em armazenamento óptico, comunicações e dispositivos médicos.A combinaço da alta eficiência do GaN e da escalabilidade do silício torna estes dispositivos mais acessíveis e acessíveis.
4.Veículos elétricos (VE) e automóveis
Carregadores e inversores de bordo: Os dispositivos GaN-on-Si so parte integrante dos carregadores e inversores de bordo utilizados em veículos eléctricos.contribuindo para uma autonomia mais longa e tempos de carregamento mais rápidos.
Sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS): A operaço de alta frequência e a eficiência do GaN-on-Si so valiosas nos ADAS, que dependem das tecnologias de radar e LiDAR para fornecer dados em tempo real para uma conduço mais segura.
5.Centros de dados e servidores
Unidades de alimentaço: A tecnologia GaN-on-Si é empregada em PSUs para data centers e servidores, oferecendo maior eficiência e menor geraço de calor em comparaço com fontes de alimentaço tradicionais base de silício.Isto conduz a custos de arrefecimento mais baixos e a uma melhor eficiência energética global.
Gesto de energia de elevada eficiência: O tamanho compacto e a eficiência dos dispositivos GaN-on-Si os tornam ideais para sistemas avançados de gesto de energia em centros de dados, onde a eficiência energética e a fiabilidade so primordiais.
6.Eletrônicos de consumo
Carregadores rápidos: O GaN-on-Si é cada vez mais utilizado em carregadores rápidos para smartphones, laptops e outros dispositivos portáteis.Reduço dos tempos de carga.
Adaptadores de energia: O tamanho compacto e a alta eficiência dos adaptadores de energia baseados em GaN-on-Si tornam-nos uma escolha preferida para eletrônicos de consumo, levando a soluções de carregamento mais portáteis e energeticamente eficientes.
7.Serviços de telecomunicações
Estações de Base: GaN-on-Si é fundamental para os amplificadores de potência utilizados nas estações base 5G. A tecnologia suporta frequências mais elevadas e maior eficiência,permitir a implantaço de redes de comunicaço mais rápidas e fiáveis.
Comunicações por satélite: As capacidades de alta potência e frequência dos dispositivos GaN-on-Si so também benéficas nos sistemas de comunicaço por satélite, melhorando a intensidade do sinal e as taxas de transmisso de dados.
Concluso
As aplicações da epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas abrangem uma ampla gama de indústrias, desde a eletrônica de potência e telecomunicações até a optoeletrônica e sistemas automotivos.A sua capacidade de combinar alto desempenho com uma fabricaço económica torna-a um facilitador fundamental das tecnologias da próxima geraço., impulsionando a inovaço em vários sectores de grande procura.
A foto do GaN-on-Si da Epitaxy.
Perguntas e respostas
P: Quais so as vantagens do nitruro de gálio em relaço ao silício?
A:O nitreto de gálio (GaN) oferece vantagens significativas sobre o silício (Si) devido sua ampla faixa de bandas, maior mobilidade eletrônica e melhor condutividade térmica.Essas propriedades permitem que os dispositivos GaN operem em tensões mais altas, temperaturas e frequências com maior eficiência e velocidades de comutaço mais rápidas.tornando-o ideal para eletrônica de potência, aplicações de RF e operações de alta frequência, onde a compacidade, a eficiência e a gesto térmica so críticas.
Substrato GaN-on-Si Epitaxy Si de 8 polegadas 110 111 110 para reatores MOCVD ou aplicação de energia RF
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