以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等为代表的第三代半导体材料，具有高击穿场强、高热导率、高电子饱和速率、高抗辐射能力等优越性能，是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”，在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，可望成为支撑信息、能源、交通、国防等发展的重点新材料，正在成为全球半导体产业新的战略高地。

分会现场
 

　　11月15日-17日，2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛（以下简称“跨国技术转移大会”）在北京国际会议中心举行，第十三届中国国际半导体照明论坛并与之同期同地举行。其中，在11月17日召开的“碳化硅电力电子器件技术分会”现场，聚集了来自全球各地顶尖专家，高质量报告密集发布，亮点十足。

 

　　据了解，北京市“十三五”时期加强全国科技创新中心建设规划中，关于第三代半导体也明确提出以先导材料、优势材料为核心，加快以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料等新材料技术研发，提高特种材料自给能力，推动顺义区第三代半导体材料产业发展。

 

　　并对第三代半导体全产业链进行部署，国家新材料重大科技任务部署，推动第三代半导体材料研发项目落地北京。围绕材料器件研发与应用，全链条部署、一体化实施。即“1234”总体布局：“1”个基地，即承接国家第三代半导体重大创新基地建设；“2”种材料，即重点聚焦碳化硅、氮化镓两种材料；“3”条主线，围绕光电子、电力电子、微波射频三条应用主线；“4”项任务，即关键技术突破、创新链条构建、成果孵化转化和产业集群建设。

 

　　在碳化硅电力电子器件技术专场分会现场，由中国大功率电力电子技术的主要开创者之一、全球能源互联网研究院党组书记、副院长，输配电及节电技术国家工程研究中心主任邱宇峰和浙江大学教授，教育部长江学者，特聘教授，博士生导师盛况共同担任嘉宾主持。美国伦斯勒理工大学教授周达成受邀担任本次分会外方主席，并作高电压碳化硅功率器件的研究进展主题报告。

 

　　周达成教授指出，SiC以其具有吸引力的材料特性，成为电源转换应用中的一种宽带隙半导体材料。目前，SiC的高电压功率器件可以商品化，性能提高了，因此常规的硅器件相比，功率损耗更小，能量效率更高，正在冲击先进的电力电子学系统。

 

　　同时，他还对SiC功率器件的类型和结构，包括其性能方面的潜力和目前的状况。在各个功率范围内（低、中、高），我们将聚焦目前的商业化趋势，并且提出这些新兴半导体器件遇到并且亟需解决的挑战都给出了详尽的分析。

 

　　他指出，为了获得市场的广泛接收，SiC功率器件需要在长期可靠性和低成本方面继续努力。因此，我们期待SiC功率期间技术将会成为一种重要的有效利用能源的功率电子系统，并且实现很宽范围的功率水平。

 

　　除此之外，分会在为期全天的会议安排中，团队同样星光熠熠，力邀多位国内外的权威专家共同坐镇。会议上半场特邀澳大利亚格里菲斯大学微电子工程学院教授Sima DIMITRIJEV分享电力电子设备的后硅时代主题报告；西安交通大学电信学院教授张安平介绍使用SL P AlGaN和反射物提高UVC LED的光提取；日本名古屋大学教授宇治原徹带来“高质量碳化硅的溶液生长”主题报告；德国爱思强股份有限公司电力电子器件副总裁Frank WISCHMEYER介绍“碳化硅外延生产技术促进高功率半导体器件的大批量生产”报告；广西大学物理科学与工程技术学院杰出教授冯哲川介绍“n + 4H SiC上的同质外延4H-SiC薄膜和深紫外-紫外-可见光的光谱特性”演讲报告。意大利那不勒斯费德里克二世大学电气工程和信息技术系副教授Giovanni BREGLIO带来DIETI对电力电子器件和宽禁带半导体器件的研究报告，此外，还有顺义产业园与第三代半导体产业特邀报告，分享北京顺义产业园与第三代半导体产业基地的建设情况。

 

　　澳大利亚格里菲斯大学微电子工程学院教授Sima DIMITRIJEV在分享电力电子设备的后硅时代主题报告时，首先讲述了硅的局限性和碳化硅以及氮化镓作为电力开关器件的优势，并表明了电力开关器件的四个具体应用要求：（1）高阻塞电压（2）低功耗（3）高转换速度 和（4）正常的关闭操作。并论述该优势推动了碳化硅肖特基二极管和晶体管的商业化发展。报告还分析了氮化镓的潜能会加快技术进步，超越硅的理论极限，甚至显著降低电力电子开关的价格。在最后一节中，演示文稿将集中描述格里菲斯大学的标准电力电子设备的发展。

 

　　如转换器和逆变器一般用于电力转换的电力电子设备是有效利用电能的核心技术。 SiC电子器件被认为是成为用于各种应用中的下一代低损耗功率转换设备的关键部件。

 

　　日本名古屋大学教授宇治原徹在“高质量碳化硅的溶液生长”主题报告中表示，现有碳化硅晶体生长技术是依靠播种升华增长方法实行的。如今，现在市场上有几乎微管密度为零的4和6英寸的的晶片。然而，在当前的技术中，晶体生长仍然容易出现高密度的扩展缺陷。因此减少这些缺陷是改善SiC器件性能的最优先问题。液生长法被认为是产生高质量SiC晶体的有力方法，并阐述了溶液生长法的一些积极作用。对于块体晶体生长，通常执行顶部晶种溶液生长（TSSG）方法。在该方法中，晶体由碳坩埚中的硅基溶剂生长而成，过程中碳元素从坩埚进入溶剂。然而缺陷修复的效果细节依然不清楚。最近，我们的X射线形貌实验揭示了穿透脱臼的愈合机制。在演讲中，回顾了脱位复位的机理、位错密度的控制以及“超高质量”的可能性。

 

　　碳化硅(SiC)是重要的第三代宽禁带半导体材料，具有良好的物理和化学特性，如高导热性、高硬度、高电子迁移率、高击穿电压和低导电常数等，适用于高温和高压器件以及传感器应用。碳化硅含有多种类型，其中4H-SiC具有最高电子迁移率和室温下第二最大能隙，其已实现大尺寸晶片的量产。

 

　　广西大学物理科学与工程技术学院杰出教授冯哲川介绍“n + 4H SiC上的同质外延4H-SiC薄膜和深紫外-紫外-可见光的光谱特性”演讲报告。他表示， 4H-SiC在同质外延方面的研发至关重要，通过对一系列的4H-SiC进行系统的深入研究，其为在n+型4H-SiC基底上通过低压高温化学气相沉积(CVD)法生长不同C:Si比率的同质外延薄膜。我们采用多学科表征技术研究这些n-型4H-SiC/n+型4H-SiC材料，包括光致发光谱(PL)、拉曼散射(RS)、椭园偏振光谱(SE)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)等。

 

　　4H-SiC样品的低温(2K)下的PL谱展示了窄的激子谱线、声子伴线和施主-受主对(DAP)，其提供了微量残余杂质元素的有用信息。可见光的拉曼测量获得了横向光学声子模（TO），纵光学声子模(LO)和来自n+型重掺杂基底的LO声子与等离子体耦合(LOPC)模。在紫外光325nm激光的激发下，LOPC模相对于LO声子的强度极大地减弱，且在深紫外266nm激发下未出现。

 

　　由详尽的理论模拟和光谱线形分析，我们做出了对于薄膜的晶体完美性以及生长过程中随硅/碳流量比的变化的定量表征。从深紫外拉曼测量还可得知某些同质外延4H-SiC薄膜的近表面(大约1 mm)层有较高的缺陷密度或晶体结构完整性较差。亦进行了拉曼深度剖面测量，即沿薄膜生长方向进行每间隔0.5 mm的自动步进测量。通过对LO模的理论模拟，可获取沿着生长方向约6 mm 厚度的4H-SiC薄膜之载流子浓度的变化即掺杂浓度的分布。这些结果和实验理论相结合的方法具有重要的科学意义，且适用于碳化硅材料的生长和工业发展。

信息来源：中国照明网