Aalto-yliopiston tutkijat ovat valmistaneet SOI-kiekoille laadukkaampia galliumnitridikiteitä kuin perinteisellä piikiekolla voidaan saada. Mukana olivat kiekkovalmistaja Okmetic ja puolalaisen ITME.
Tutkijat selvittivät SOI-kiekon (Silicon On Insulator) soveltamista galliumnitridi-kiteiden valmistusalustaksi. He vertailivat SOI-kiekon ominaisuuksia puolijohdekiteiden valmistuksessa yleisemmin käytössä olevaan piikiekkoon.
”Käytimme standardisoitua valmistusmallia, kun vertailimme kiekkojen ominaisuuksia. SOI-kiekolla saimme valmistettua parempaa kidelaatua kuin piikiekolla. Lisäksi SOI-kiekossa oleva eristävä kerros parantaa läpilyöntikestävyyttä eli mahdollistaa selvästi korkeampien jännitteiden käytön tehoelektroniikassa’’, sanoo tohtorikoulutettava Jori Lemettinen Aalto-yliopiston Elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta.
Hänen mukaansa myös radioelektroniikassa häiriöt vähenevät, kun signaali ei pääse kytkeytymään häviöllisesti tai toisiin komponentteihin
”Galliumnitridi-pohjaiset (GaN) komponentit ovat yleistymässä teho- ja radioelektroniikan sovelluksissa. GaN-sovellusten suorituskykyä voidaan parantaa, kun puolijohdekiteiden valmistusalustana käytetään SOI-kiekkoa”, lisää Aallon akatemiatutkija Sami Suihkonen.
Suomessa kiekkoja valmistava Okmetic tekee korkean suorituskyvyn piikiekkojen lisäksi myös SOI-kiekkoja, joissa kahden piikerroksen välissä on piidioksidi-eristekerros. SOI-tekniikan tavoitteena on parantaa kiekon kapasitiivisia ja eristäviä ominaisuuksia.
SOI-kiekko vähentää kiteenvalmistuksen haasteita
Galliumnitridin valmistaminen piikerroksen päälle on haasteellista. Standardisoidussa valmistusmallissa (MOVPE) käytettävillä yhdistepuolijohdemateriaaleilla alumiininitridillä, alumiinigalliumnitridillä ja galliumnitridillä on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet ja hilavakiot kuin piikiekolla.
Erilaiset ominaisuudet rajoittavat saavutettavaa kidelaatua ja valmistetun kerroksen suurinta mahdollista paksuutta.
”Tutkimus osoitti, että SOI-kiekon kerrosrakenne voi joustaa galliumnitridi-kerroksen valmistuksen aikana ja siten vähentää kidevirheitä sekä jännitystä”, Lemettinen toteaa.
LISÄÄ: SOI-selvitys on hyväksytty julkaistavaksi Semiconductor Science and Technology -lehdessä (LINKKI)
TAUSTAA: Galliumnitridi sopii ledien lisäksi tehopiireihin ja 5G-tukiasemiin
GaN eli galliumnitridi-pohjaisia komponentteja käytetään yleisesti sinisissä ja valkoisissa ledeissä. Tehoelektroniikan sovelluksissa erityisesti GaN-diodit ja -transistorit ovat herättäneet kiinnostusta esimerkiksi taajuusmuuttajissa tai sähköautoissa.
Radioelektroniikan sovelluksissa 5G-verkkojen tukiasemien uskotaan käyttävän tulevaisuudessa GaN-pohjaisia tehovahvistimia. Elektroniikan sovelluksissa GaN-transistori tarjoaa matalan resistanssin ja mahdollistaa korkeat taajuudet sekä tehotiheydet.
Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa. (LINKKI)
LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA
Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!
https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/2_2016