高性能氮化镓晶體管研製成功
發布時間:2011-10-11 來源:科技日報
新聞事件:
- 法國和瑞士科學家研製成功高性能氮化镓晶體管
事件影響:
- 科學家可據高性能氮化镓晶體管研製出混合電子元件
- 氮化镓晶體管可使計算機、手機及動力電子設備更高效
據悉,法國和瑞士科學家首次使用氮化镓在(100)-矽(晶體取向為100)基座上,成功製造出了性能優異的高電子遷徙率晶體管(HEMTs)。此前,氮化镓隻能用於(111)-矽上,而目前廣泛使用的由矽製成的互補性金屬氧化半導體(CMOS)芯片一般在(100)-矽或(110)-矽晶圓上製成。這表明,新晶體管能同由(110)-矽製成的CMOS芯片兼容,科學家可據此研製出兼具CMOS芯片的計算能力和氮化镓晶體管大功率容量的混合電子元件,以獲得更小更快、能耗更低的電子設備。
晶體管主要由矽製成,用在高電壓電路中,其作用是計算以及增強電子射頻信號。瑞士蘇黎世聯邦高等工學院(ETH)的科倫坡·博羅內斯說:“矽是上帝賜予工程師們的禮物。矽不僅是做基座,也是做半導體和芯片的基本材料。”
然而,矽也有缺陷。當溫度超過200攝氏度後,矽基設備開始出故障。氮化镓晶體管能應對1000攝氏度以上的高溫;其能應對的電場強度也是矽的50多倍,這使科學家們可用氮化镓製造出更快的電子線路。博羅內斯說:“這一點對於通訊來說尤為重要,因為工程師們能借此更快更有效地處理信息。”
但(dan)科(ke)學(xue)家(jia)們(men)一(yi)直(zhi)認(ren)為(wei)氮(dan)化(hua)镓(jia)技(ji)術(shu)太(tai)過(guo)昂(ang)貴(gui),不(bu)能(neng)取(qu)代(dai)矽(gui)技(ji)術(shu)。不(bu)過(guo),最(zui)近(jin)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)開(kai)始(shi)利(li)用(yong)氮(dan)化(hua)镓(jia)在(zai)構(gou)建(jian)動(dong)力(li)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)方(fang)麵(mian)的(de)優(you)勢(shi),希(xi)冀(ji)研(yan)發(fa)出(chu)更(geng)快(kuai)、更耐熱、能效更高的晶體管。
yinweidanhuajiaheguizheliangzhongcailiaodeshuxingbutong,hennanjiangliangzhejiehezaiyigejingyuanshang,bingqiezaijiareguochengzhongkenengyehuichanshengliehen。buguo,zaizuixinyanjiuzhong,boluoneisihefaguoguojiakexueyanjiuzhongxindekexuejiachenggongdijiangdanhuajiazhongzhizai(100)-矽晶圓上,製造出了新的氮化镓晶體管,也解決了高溫可能產生裂痕的問題。
(100)-矽基座的成本為每平方厘米50美分,比常用的藍寶石或碳化矽基座更便宜(碳化矽基座的成本為每平方厘米5美元至20美元),大大降低了氮化镓技術的成本。科學家們也可以使用矽製造出直徑為30厘米的大晶圓,用藍寶石或碳化矽則無法做到這些。
另ling外wai,氮dan化hua镓jia具ju有you良liang好hao的de耐nai熱re性xing能neng,因yin此ci由you其qi製zhi成cheng的de動dong力li電dian子zi設she備bei幾ji乎hu不bu需xu要yao冷leng卻que。博bo羅luo內nei斯si表biao示shi,如ru果guo移yi動dong通tong訊xun基ji站zhan配pei備bei氮dan化hua镓jia晶jing體ti管guan,運yun營ying商shang將jiang不bu再zai需xu要yao高gao能neng耗hao的de冷leng卻que係xi統tong。照zhao明ming能neng耗hao約yue占zhan全quan球qiu能neng耗hao的de20%,用氮化镓製成的一個5瓦的燈泡與傳統60瓦的白熾燈一樣明亮,因此,氮化镓有助於為照明領域節省大量能源。
科學家們也已證明,氮化镓晶體管能更快發光,且頻率可高達205G赫茲,足以使計算機、手機以及動力電子設備更快、更小且更經濟。
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