大阪大學研究生院工學研究科的今西正幸副教授和森勇介教授等人組成的研究團隊，在日本環境省實施的“通過GaN技術實現脫碳社會·生活方式先導創新項目”中，與松下控股公司、豐田合成公司和 SCIOCS 公司合作，成功地利用Na助熔劑法培育出了世界上最大的6英寸高品質GaN晶體。另外，還全球首次證明了采用GaN晶體能以高成品率提高立式GaN晶體管的器件特性。

 

研究團隊開發了一種全新的技術，利用在藍寶石基板上大量設置微小籽晶的多點種子，通過Na助熔劑法培育GaN晶體。這種技術在完成培育后溫度恢復為室溫時，GaN晶體會與藍寶石基板自然分離，因此可以培育出曲翹度極低的大尺寸GaN晶體。研究團隊利用該技術，全球首次制作出了低翹曲度的高品質6英寸大口徑GaN晶體。

 

另外研究團隊還首次證明，采用通過Na助熔劑法制作的GaN晶體，能以高成品率提高立式GaN晶體管的器件特性。在利用常規HVPE法制作的GaN晶體通過改良器件結構，也大幅提高了立式GaN晶體管的性能，但在需要制作更復雜的立式GaN晶體管時，出現了嚴重的問題，比如制作的10個晶體管中只有3個可以正常工作，而其原因至今還沒有完全弄清楚。

 

研究團隊利用通過Na助熔劑法制作的GaN晶體解決了這個問題，可以將市售的常規GaN晶體只有33％的晶體管成品率大幅提高至72％。

 

森勇介教授表示：“如果用新方法制作的GaN晶體作為籽晶，利用其他方法（HVPE法、氨熱法、OVPE法）等培育塊狀GaN晶體來制作GaN晶圓，那么高品質的大口徑GaN晶圓就能以低成本大規模生產。有了這個GaN晶圓，就可以制作此前無法實現的高性能功率器件和雷達等，我們希望為節能和5G/6G等做出貢獻。”

 

 

來源：科學新聞