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산화갈륨(Ga2O3)을 소개합니다

2024-01-24

산화갈륨(Ga2O3)'초광폭 밴드갭 반도체' 소재로 지속적인 주목을 받고 있다. 초광대역 밴드갭 반도체는 '4세대 반도체'에 속하며, 산화갈륨은 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN) 등 3세대 반도체와 비교해 밴드갭 폭이 4.9eV를 넘어선다. 탄화규소는 3.2eV, 질화갈륨은 3.39eV이다. 밴드갭이 넓다는 것은 전자가 가전자대에서 전도대로 전이하는 데 더 많은 에너지가 필요하다는 것을 의미하며, 이는 산화갈륨에 고전압 저항, 고온 내성, 고출력 성능 및 방사선 저항과 같은 특성을 부여합니다.


(I) 4세대 반도체 소재

1세대 반도체는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 같은 원소를 가리킨다. 2세대에는 갈륨비소(GaAs) 및 인듐인화물(InP)과 같은 이동도가 높은 반도체 소재가 포함됩니다. 3세대에는 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN) 등 밴드갭이 넓은 반도체 소재가 포함됩니다. 4세대에서는 다음과 같은 초광대역 밴드갭 반도체 소재가 도입됩니다.산화갈륨(Ga2O3), 다이아몬드(C), 질화알루미늄(AlN), 안티몬화 갈륨(GaSb) 및 안티몬화 인듐(InSb)과 같은 초협대 밴드갭 반도체 재료입니다.

4세대 초광대역 밴드갭 소재는 3세대 반도체 소재와 중복 적용돼 전력소자 분야에서 탁월한 장점을 갖고 있다. 4세대 소재의 핵심 과제는 소재 준비에 있으며, 이러한 과제를 극복하는 것은 상당한 시장 가치를 갖습니다.

(II) 산화갈륨 재료의 특성

초광대역 밴드갭: 초저온 및 고온, 강한 방사선과 같은 극한 조건에서 안정적인 성능을 발휘하며 해당 심자외선 흡수 스펙트럼은 블라인드 자외선 검출기에 적용 가능합니다.

높은 항복 전계 강도, 높은 발리가 값: 높은 전압 저항과 낮은 손실로 인해 고압 고전력 장치에 없어서는 안될 요소입니다.


산화갈륨은 탄화규소에 도전합니다.

우수한 전력 성능 및 낮은 손실: 산화갈륨의 Baliga 성능지수는 GaN의 4배, SiC의 10배로 우수한 전도 특성을 나타냅니다. 산화갈륨 장치의 전력 손실은 SiC의 1/7, 실리콘 기반 장치의 1/49입니다.

산화갈륨의 낮은 가공 비용: 산화갈륨은 실리콘에 비해 경도가 낮기 때문에 가공이 덜 까다로우며, SiC의 경도가 높기 때문에 가공 비용이 상당히 높습니다.

산화 갈륨의 높은 결정 품질: 산화 갈륨의 경우 액상 용융 성장은 전위 밀도가 낮습니다(<102cm-2). 반면 기상 방법을 사용하여 성장한 SiC는 전위 밀도가 약 105cm-2입니다.

산화갈륨의 성장 속도는 SiC의 100배입니다. 산화갈륨의 액상 용융 성장은 시간당 10~30mm의 성장 속도를 달성하여 용광로의 경우 2일 동안 지속되는 반면, 기상 방법을 사용하여 성장한 SiC는 시간당 0.1-0.3mm의 성장 속도, 용광로당 7일 동안 지속됩니다.

산화갈륨 웨이퍼의 낮은 생산 라인 비용 및 빠른 램프업: 산화갈륨 웨이퍼 생산 라인은 Si, GaN, SiC 웨이퍼 라인과 높은 유사성을 공유하므로 전환 비용이 낮아지고 산화갈륨의 빠른 산업화를 촉진합니다.


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