Apresentando o Óxido de Gálio (Ga2O3)

Óxido de gálio (Ga2O3)como um material "semicondutor de bandgap ultralargo" tem atraído atenção constante. Os semicondutores de bandgap ultralargo se enquadram na categoria de "semicondutores de quarta geração" e, em comparação com semicondutores de terceira geração, como carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN), o óxido de gálio possui uma largura de bandgap de 4,9eV, superando 3,2eV do carboneto de silício e 3,39eV do nitreto de gálio. Um bandgap mais amplo implica que os elétrons requerem mais energia para fazer a transição da banda de valência para a banda de condução, dotando o óxido de gálio com características como resistência a alta tensão, tolerância a altas temperaturas, alta capacidade de potência e resistência à radiação.

(I) Material semicondutor de quarta geração

A primeira geração de semicondutores refere-se a elementos como silício (Si) e germânio (Ge). A segunda geração inclui materiais semicondutores de maior mobilidade, como arsenieto de gálio (GaAs) e fosfeto de índio (InP). A terceira geração abrange materiais semicondutores de banda larga, como carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN). A quarta geração introduz materiais semicondutores com bandgap ultralargo, comoóxido de gálio (Ga2O3), diamante (C), nitreto de alumínio (AlN) e materiais semicondutores de banda ultraestreita, como antimoneto de gálio (GaSb) e antimoneto de índio (InSb).

Os materiais bandgap ultralargos de quarta geração têm aplicações sobrepostas com materiais semicondutores de terceira geração, com uma vantagem proeminente em dispositivos de energia. O principal desafio nos materiais de quarta geração reside na preparação do material, e superar este desafio tem um valor de mercado significativo.

(II) Propriedades do material de óxido de gálio

Bandgap ultra-amplo: Desempenho estável em condições extremas, como temperaturas ultrabaixas e altas, radiação forte, com espectros de absorção ultravioleta profunda correspondentes aplicáveis ​​a detectores ultravioleta cegos.

Alta intensidade de campo de ruptura, alto valor Baliga: Resistência de alta tensão e baixas perdas, tornando-o indispensável para dispositivos de alta pressão e alta potência.

O óxido de gálio desafia o carboneto de silício:

Bom desempenho de energia e baixas perdas: O valor de mérito de Baliga para o óxido de gálio é quatro vezes maior que o do GaN e dez vezes maior que o do SiC, exibindo excelentes características de condução. As perdas de energia dos dispositivos de óxido de gálio são 1/7 do SiC e 1/49 dos dispositivos baseados em silício.

Baixo custo de processamento do óxido de gálio: A menor dureza do óxido de gálio em comparação com o silício torna o processamento menos desafiador, enquanto a alta dureza do SiC leva a custos de processamento significativamente mais elevados.

Alta qualidade cristalina do óxido de gálio: O crescimento do fundido em fase líquida resulta em uma baixa densidade de deslocamento (<102cm-2) para o óxido de gálio, enquanto o SiC, cultivado usando um método de fase gasosa, tem uma densidade de deslocamento de aproximadamente 105cm-2.

A taxa de crescimento do óxido de gálio é 100 vezes maior que a do SiC: o crescimento do óxido de gálio em fase líquida atinge uma taxa de crescimento de 10-30 mm por hora, durando 2 dias para um forno, enquanto o SiC, cultivado usando um método de fase gasosa, tem uma taxa de crescimento de 0,1-0,3 mm por hora, com duração de 7 dias por forno.

Baixo custo da linha de produção e rápido aumento de wafers de óxido de gálio: As linhas de produção de wafers de óxido de gálio compartilham alta semelhança com linhas de wafers de Si, GaN e SiC, resultando em custos de conversão mais baixos e facilitando a rápida industrialização do óxido de gálio.

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