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沟道迁移率全球最高的碳化硅半导体电子设备行业资讯资讯-【资讯】

发布时间:2021-07-21 16:40:29 阅读: 来源:葡萄酒发酵罐厂家

日本原子能研究所与独立行政法人产业技术综合研究所(以下简称产综研),日前成功地联合开发出了采用碳化硅半导体底板的晶体管。作为晶体管性能指标的沟道迁移率(电子活动的难易度),突破了实用化所要求的标准(200cm2/Vs),达到了全球最高水平,即 230cm2/Vs。如果碳化硅半导体得以实现,就能开发出比过去的硅半导体体积更小、耗电量更低的半导体元件。可在电力、铁路和家电等各种领域当作电力控制元件来使用。另外,由于抗放射线特性比硅元件高数十倍,因此在航天和原子能领域也有望用来“抗放射线辐射”。

碳化硅由硅元素和碳元素构成,因元素排列方式的不同、有很多种结晶类型。其中,立方体单结晶的电气特性最好,不过,高品质结晶不易培育,必须开发结晶生长技术。另外,要想制作碳化硅元件,关键在于对形成pn结时必须的导电类型的控制以及优质绝缘膜形成技术的开发。

原子能研究所和产综研2002年7月开始联手开发,以便联合对上述课题进行攻关,其中由产综研负责在碳化硅底板上形成高品质单结晶的培育技术,由原子能研究所负责开发晶体管制造技术。结果,产综研在由日本HOYA尖端半导体公司提供的立方体结晶碳化硅底板上,使用通过对原料气体进行热分解使之在底板上堆积成分元素的化学气相成长法,对条件进行优化,成功地形成了优质的p 型立方体结晶膜。

原子能研究所利用过去积累的技术,在这种单结晶膜上高温注入离子后,通过掺杂(磷),部分地形成了n型区。利用燃烧氢气进行氧化的技术,形成了优质绝缘氧化膜。由此就解决了长期悬而未决的技术课题,成功地制造出了高性能电场效应晶体管(MOSFET)。

作为晶体管性能指标的沟道迁移率,超过了实用化标准(200cm2/Vs),达到了全球最高的230cm2/Vs。以立方体结晶碳化硅为底板的半导体元件虽说不适合于数kV以上的超高电压控制,但对市场规格最大的数百V级家电产品则是最合适的,一旦达到实用化,就有望得到良好的节能效果。另外,由于这种元件放射线能力强,因此还有望在航天和原子能产业发挥威力。今后,在朝着实用化进一步提高结晶品质和沟道迁移率的同时,还将逐步确立长期悬而未决的MOSFET驱动所需的最低电压即“阀值电压”的控制技术及绝缘氧化膜的可靠性增强技术。

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