为克服III族氮化物材料与器件面临的问题,项目组沿“低温生长→结构设计→器件制备”全线程研究,提出了一种激光光栅辅助PLD的低温外延生长方法及PLD低温外延结合MOCVD高温外延的两步生长法,实现了多种器件外延材料的高效掺杂,大幅提升载流子输运性能,发明/改造了多套针对III族氮化物器件制作关键装备,有效提高了生产效率,大大降低了生产成本。
基于该技术研发,项目组研制了多种新型高性能III族氮化物器件:5G通讯用单晶AlN高性能SABAR滤波器,插入损耗低至***;量产的Si衬底上垂直结构大功率LED芯片,光效超过200 lm/W@350 mA;汽车逆变器、手机快充用GaN功率器件,其击穿电压超过1800 V。项目技术获授权中国、美国、欧洲、加拿大等国内外发明专利56件,PCT专利6件,建立了完善的专利池;发表包括Advanced Functional Materials、IEEE Electron Device Letter等高影响力学术论文30篇;在国际学术会议上作邀请报告等30余次。
本技术项目由河源市众拓光电科技有限公司、华南理工大学等单位共同完成。李国强教授为项目总体策划和指导实施人员,带领团队攻克技术难题。王喜瑜高级工程师主要负责器件制备工艺设计与应用产品的制备。团队主要成员共6人,全部为高级职称。
评价单位:“科创中国”轻金属材料产业科技服务团 (中国有色金属学会)
评价时间:2022-11-12
综合评价
1.技术创新程度
针对III族氮化物材料与器件面临的晶体质量差、器件能量转换效率低、传统工艺及装备生产成本高、生产良率低等问题,发明了激光光栅扫描辅助PLD低温外延生长技术、PLD低温外延结合MOCVD高温外延的两步生长技术,创新程度高。
2.技术经济指标的先进程度
项目大幅降低了III族氮化物外延材料的缺陷密度至 8×107cm-2,显著提升了其载流子输运性能及器件能量转化效率技术经济指标国际领先。
3.技术难度和复杂程度
III族氮化物材料与器件存在衬底和III族氮化物之间的界面反应、外延材料缺陷密度较高、高效掺杂难度较大等行业共性难题,并面临国外封锁,使器件制备效率低、生产成本高,从而技术难度大、复杂程度高。
4.技术重现性和成熟度
项目形成了先进完整的技术与装备体系,生产的5G SABAR滤波芯片、大功率LED芯片、GaN功率芯片已应用于高频宽带通信、半导体照明和新能源汽车逆变器等领域。技术重现性好、成熟度高。
总体而言,该项目技术思路方向很好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
查看更多>