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Substrato GaN-on-Si Epitaxy Si de 8 polegadas 110 111 110 para reatores MOCVD ou aplicação de energia RF
Detalhes do produto:
| Lugar de origem: | China |
| Marca: | ZMSH |
| Número do modelo: | GaN-on-Si |
Condições de Pagamento e Envio:
| Tempo de entrega: | 2-4 semanas |
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| Termos de pagamento: | T/T |
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Informação detalhada |
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| Dureza mecânica: | 9 Mohs | Módulo de Young: | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) |
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| Método de crescimento epitaxial: | MOCVD, HVPE, MBE | Temperatura de crescimento: | 1000-1200°c |
| Conductividade térmica: | 130-170 W/m·K | Comprimento de onda de emissão: | 365-405 nm (UV/Azul) |
| Resistividade: | 10−3-10−2 Ω·cm | Concentração de elétrons: | 1016-1019 cm−3 |
| Destacar: | 8 polegadas de substrato de GaN-on-Si Epitaxy si,Substrato GaN-on-Si Epitaxy Si |
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Descrição de produto
Substrato de epitaxia si de 8 polegadas GaN-on-Si ((110 111 110) para reatores MOCVD ou aplicações de energia de RF
8 polegadas de GaN-on-Si Epitaxy resumo
O processo de epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas envolve o crescimento de uma camada de nitruro de gálio (GaN) em um substrato de silício (Si), que tem 8 polegadas de diâmetro.,Uma parte crucial desta estrutura é a camada tampão epitaxial,que gerencia o desajuste da rede e as diferenças de expansão térmica entre GaN e Si, garantindo a integridade e o desempenho da camada GaN. Esta tecnologia é vital para a produção de eletrônicos de potência de alta eficiência, dispositivos de RF e LEDs,Proporcionar um equilíbrio entre desempenho e custo, e é cada vez mais utilizado na fabricação de semicondutores em larga escala devido à sua compatibilidade com os processos de silício existentes.
Propriedades de 8 polegadas de GaN-on-Si Epitaxy
Propriedades materiais
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Ampla distância de banda: O GaN é um semicondutor de banda larga com uma energia de banda de 3,4 eV. Esta propriedade permite que dispositivos baseados em GaN operem em voltagens, temperaturas,e frequências em comparação com os dispositivos tradicionais à base de silícioA banda larga também leva a tensões de ruptura mais elevadas, tornando o GaN-on-Si ideal para aplicações de alta potência.
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Alta mobilidade eletrônica e velocidade de saturação: O GaN apresenta uma elevada mobilidade eletrônica (normalmente em torno de 2000 cm2/Vs) e uma elevada velocidade de saturação (~ 2,5 x 107 cm/s).que são cruciais para dispositivos de RF e transistores de potência.
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Alta condutividade térmica: GaN tem melhor condutividade térmica em comparação com o silício, o que ajuda na dissipação de calor eficiente.Isto é particularmente importante em dispositivos de alta potência onde a gestão térmica é fundamental para manter o desempenho e a confiabilidade do dispositivo.
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Campo elétrico crítico elevado: O campo elétrico crítico do GaN é de cerca de 3,3 MV / cm, significativamente maior que o silício. Isso permite que os dispositivos GaN lidem com campos elétricos mais altos sem quebrar,contribuindo para uma maior eficiência e densidade de potência na electrónica de potência.
Propriedades estruturais e mecânicas
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Desajuste de grelha e tensão: Um dos desafios na epitaxia de GaN-em-Si é a significativa incompatibilidade de rede entre GaN e Si (aproximadamente 17%).que podem provocar luxações e defeitosNo entanto, os avanços nas técnicas de crescimento epitaxial, tais como o uso de camadas tampão e estratégias de gestão da tensão, têm mitigado estes problemas.que permite a produção de wafers de GaN-Si de alta qualidade.
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Curvatura e deformação de wafer: Devido à diferença nos coeficientes de expansão térmica entre GaN e Si, o estresse térmico pode causar curvatura ou deformação da bolacha durante o processo de crescimento epitaxial.Esta deformação mecânica pode afetar as etapas subsequentes de fabricação do dispositivoO controlo das condições de crescimento e a otimização das camadas tampão são fundamentais para minimizar estes efeitos e garantir a planitude das wafers.
Propriedades elétricas e de desempenho
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Alta tensão de ruptura: A combinação da banda larga do GaN e do campo elétrico crítico elevado resulta em dispositivos com altas tensões de ruptura.permitindo-lhes lidar com voltagens e correntes mais elevadas com maior eficiência e confiabilidade.
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Baixa resistência: Os dispositivos GaN-on-Si apresentam tipicamente uma menor resistência de ligação em comparação com os equivalentes à base de silício.especialmente em aplicações de comutação de energia.
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Eficiência e densidade de energia: A tecnologia GaN-on-Si permite o desenvolvimento de dispositivos com maior densidade de potência e eficiência.onde a redução do tamanho e a melhoria do desempenho são desafios contínuos.
Custo e escalabilidade
Uma das principais vantagens de usar um substrato de silício de 8 polegadas para epitaxia de GaN é a escalabilidade e redução de custos.Os substratos de silício estão amplamente disponíveis e são menos caros em comparação com outros substratos como safira ou carburo de silício (SiC)A capacidade de utilizar wafers maiores de 8 polegadas também significa que mais dispositivos podem ser fabricados por wafer, levando a economias de escala e custos de produção mais baixos.
| Categoria de parâmetros | Parâmetro | Valor/Range | Observações |
| Propriedades materiais | Bandgap de GaN | 3.4 eV | Semicondutores de banda larga, adequados para aplicações de alta temperatura, alta tensão e alta frequência |
| Bandgap de Si | 1.12 eV | O silício como material de substrato oferece uma boa relação custo-eficácia | |
| Conductividade térmica | 130-170 W/m·K | A condutividade térmica da camada de GaN; o substrato de silício é de aproximadamente 149 W/m·K | |
| Mobilidade dos elétrons | 1000-2000 cm2/V·s | Mobilidade eletrônica na camada GaN, maior do que no silício | |
| Constante dielétrica | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Constantes dielétricas de GaN e Si | |
| Coeficiente de expansão térmica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Descoordenação nos coeficientes de expansão térmica de GaN e Si, potencialmente causando estresse | |
| Constante de grelha | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Desconformidade constante de rede entre GaN e Si, potencialmente levando a luxações | |
| Densidade de dislocação | 108-109 cm−2 | Densidade de deslocação típica na camada de GaN, dependendo do processo de crescimento epitaxial | |
| Dureza mecânica | 9 Mohs | Dureza mecânica do GaN, proporcionando resistência ao desgaste e durabilidade | |
| Especificações da bolacha | Diâmetro da bolacha | 2 polegadas, 4 polegadas, 6 polegadas, 8 polegadas | Tamanhos comuns para o GaN em wafers de Si |
| Espessura da camada GaN | 1 a 10 μm | Dependendo das necessidades específicas da aplicação | |
| Espessura do substrato | 500-725 μm | Espessura típica do substrato de silício para a resistência mecânica | |
| Superfície rugosa | < 1 nm RMS | A rugosidade da superfície após o polimento, garantindo um crescimento epitaxial de alta qualidade | |
| Altura do degrau | < 2 nm | Altura do degrau na camada GaN, afetando o desempenho do dispositivo | |
| Arco de wafer | < 50 μm | Arco de wafer, influenciando a compatibilidade do processo | |
| Propriedades elétricas | Concentração de elétrons | 1016-1019 cm−3 | concentração de doping do tipo n ou p na camada de GaN |
| Resistividade | 10−3-10−2 Ω·cm | Resistividade típica da camada de GaN | |
| Campo elétrico de ruptura | 3 MV/cm | Alta resistência do campo de ruptura na camada de GaN, adequada para dispositivos de alta tensão | |
| Propriedades ópticas | Comprimento de onda de emissão | 365-405 nm (UV/Azul) | comprimento de onda de emissão de material GaN, utilizado em LEDs e lasers |
| Coeficiente de absorção | ~ 104 cm−1 | Coeficiente de absorção de GaN na faixa de luz visível | |
| Propriedades térmicas | Conductividade térmica | 130-170 W/m·K | A condutividade térmica da camada de GaN; o substrato de silício é de aproximadamente 149 W/m·K |
| Coeficiente de expansão térmica | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Descoordenação nos coeficientes de expansão térmica de GaN e Si, potencialmente causando estresse | |
| Propriedades químicas | Estabilidade química | Alto | GaN tem boa resistência à corrosão, adequado para ambientes adversos |
| Tratamento de superfície | Sem pó, sem contaminação | Requisito de limpeza da superfície da bolacha de GaN | |
| Propriedades mecânicas | Dureza mecânica | 9 Mohs | Dureza mecânica do GaN, proporcionando resistência ao desgaste e durabilidade |
| Módulo de Young | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | Modulo de Young de GaN e Si, afetando as propriedades mecânicas do dispositivo | |
| Parâmetros de produção | Método de crescimento epitaxial | MOCVD, HVPE, MBE | Métodos de crescimento epitaxial comuns para as camadas de GaN |
| Taxa de rendimento | Depende do controlo do processo e do tamanho da bolacha | O rendimento é influenciado por fatores como a densidade de deslocação e o arco da wafer | |
| Temperatura de crescimento | 1000-1200°C | Temperatura típica para o crescimento epitaxial da camada de GaN | |
| Taxa de arrefecimento | Frigorífico controlado | A taxa de resfriamento é geralmente controlada para evitar o estresse térmico e o arco da bolacha |
Aplicações do 8inch GaN-on-Si Epitaxy
A epitaxia GaN-on-Si (nitreto de gálio em silício) de 8 polegadas é uma tecnologia transformadora que permitiu avanços significativos em várias aplicações de alto desempenho.A integração de GaN em substratos de silício combina as propriedades superiores de GaN com a rentabilidade e escalabilidade do silícioAqui estão as principais aplicações da epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas:
1.Eletrónica de potência
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Transistores de potência: GaN-on-Si é cada vez mais usado em transistores de potência, como transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMT) e transistores de efeito de campo de semicondutores de óxido de metal (MOSFETs).Estes transistores beneficiam da alta mobilidade eletrônica do GaN, alta tensão de ruptura e baixa resistência, tornando-os ideais para uma conversão eficiente de energia em aplicações como centros de dados, veículos elétricos (EVs) e sistemas de energia renovável.
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Conversores de potência: O desempenho superior do GaN/Si na comutação de alta frequência permite o desenvolvimento de conversores de potência compactos e eficientes.Estes conversores são essenciais em aplicações que vão desde adaptadores AC/DC e carregadores até fontes de alimentação industriais e inversores fotovoltaicos.
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Inversores para energia renovável: Os inversores GaN/Si são utilizados em sistemas de energia solar e turbinas eólicas.A sua capacidade de operar em frequências e voltagens mais elevadas, ao mesmo tempo em que minimiza as perdas de energia, conduz a uma geração de energia renovável mais eficiente e fiável.
2.Aplicações de radiofrequência (RF)
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Amplificadores de potência de RF: O GaN-on-Si é amplamente utilizado em amplificadores de potência de RF devido à sua capacidade de operar em altas frequências com alta eficiência.incluindo as estações de base 5G, comunicações por satélite e sistemas de radar.
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Amplificadores de baixo ruído (LNA): Em aplicações de RF, os LNAs baseados em GaN-on-Si são usados para amplificar sinais fracos sem adicionar ruído significativo, melhorando a sensibilidade e o desempenho dos sistemas de comunicação.
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Radar e sistemas de defesa: A alta densidade de potência e eficiência do GaN-on-Si o tornam adequado para aplicações de radar e defesa, onde o alto desempenho e a operação confiável são críticos.
3.Optoeletrónica
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Diodos emissores de luz (LED): A tecnologia GaN-on-Si é utilizada na produção de LEDs, nomeadamente para tecnologias gerais de iluminação e de exibição.A escalabilidade de wafers de 8 polegadas permite a fabricação econômica de LEDs de alto brilho usados em várias aplicações industriais e de consumo.
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Diodos a laser: O GaN-on-Si também é empregado no desenvolvimento de diodos a laser, que são usados em armazenamento óptico, comunicações e dispositivos médicos.A combinação da alta eficiência do GaN e da escalabilidade do silício torna estes dispositivos mais acessíveis e acessíveis.
4.Veículos elétricos (VE) e automóveis
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Carregadores e inversores de bordo: Os dispositivos GaN-on-Si são parte integrante dos carregadores e inversores de bordo utilizados em veículos eléctricos.contribuindo para uma autonomia mais longa e tempos de carregamento mais rápidos.
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Sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS): A operação de alta frequência e a eficiência do GaN-on-Si são valiosas nos ADAS, que dependem das tecnologias de radar e LiDAR para fornecer dados em tempo real para uma condução mais segura.
5.Centros de dados e servidores
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Unidades de alimentação: A tecnologia GaN-on-Si é empregada em PSUs para data centers e servidores, oferecendo maior eficiência e menor geração de calor em comparação com fontes de alimentação tradicionais à base de silício.Isto conduz a custos de arrefecimento mais baixos e a uma melhor eficiência energética global.
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Gestão de energia de elevada eficiência: O tamanho compacto e a eficiência dos dispositivos GaN-on-Si os tornam ideais para sistemas avançados de gestão de energia em centros de dados, onde a eficiência energética e a fiabilidade são primordiais.
6.Eletrônicos de consumo
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Carregadores rápidos: O GaN-on-Si é cada vez mais utilizado em carregadores rápidos para smartphones, laptops e outros dispositivos portáteis.Redução dos tempos de carga.
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Adaptadores de energia: O tamanho compacto e a alta eficiência dos adaptadores de energia baseados em GaN-on-Si tornam-nos uma escolha preferida para eletrônicos de consumo, levando a soluções de carregamento mais portáteis e energeticamente eficientes.
7.Serviços de telecomunicações
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Estações de Base: GaN-on-Si é fundamental para os amplificadores de potência utilizados nas estações base 5G. A tecnologia suporta frequências mais elevadas e maior eficiência,permitir a implantação de redes de comunicação mais rápidas e fiáveis.
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Comunicações por satélite: As capacidades de alta potência e frequência dos dispositivos GaN-on-Si são também benéficas nos sistemas de comunicação por satélite, melhorando a intensidade do sinal e as taxas de transmissão de dados.
Conclusão
As aplicações da epitaxia GaN-on-Si de 8 polegadas abrangem uma ampla gama de indústrias, desde a eletrônica de potência e telecomunicações até a optoeletrônica e sistemas automotivos.A sua capacidade de combinar alto desempenho com uma fabricação económica torna-a um facilitador fundamental das tecnologias da próxima geração., impulsionando a inovação em vários sectores de grande procura.
A foto do GaN-on-Si da Epitaxy.
Perguntas e respostas
P: Quais são as vantagens do nitruro de gálio em relação ao silício?
A:O nitreto de gálio (GaN) oferece vantagens significativas sobre o silício (Si) devido à sua ampla faixa de bandas, maior mobilidade eletrônica e melhor condutividade térmica.Essas propriedades permitem que os dispositivos GaN operem em tensões mais altas, temperaturas e frequências com maior eficiência e velocidades de comutação mais rápidas.tornando-o ideal para eletrônica de potência, aplicações de RF e operações de alta frequência, onde a compacidade, a eficiência e a gestão térmica são críticas.