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Si基GaN功率半導體及其集成技術
特色及先進性；技術指標 電子科技大學功率集成技術實驗室（Power Integrated Technology Lab.-PITEL）自2008年就已經開展Si基GaN(GaN-on-Si)功率器件的研究，是國內最早開展GaN-on-Si功率半導體技術研究的團隊。近年來在分立功率器件如功率整流器、增強型功率晶體管及其集成技術方面取得了突出的研究成果。2008年在被譽為“器件奧林匹克”的國際頂級會議IEDM上報道了GaN-on-Si開關模式Boost轉換器，國際上首次實現了GaN-on-Si單片集成增強型功率晶體管和功率整流器。 GaN-on-Si功率整流器 提出一種GaN功率整流器新結構（Metal-Insulator-Semiconductor-Gated Hybrid Anode Diode），其結構如圖2所示。新結構較傳統GaN整流器具有更小的導通電阻，更低的開啟電壓和反向漏電。圖3為MG-HAD和傳統SBD正向開啟特性特比，可以看出MG-HAD具有較小的開啟電壓（0.6V）和導通電阻（1.3mΩ?cm2）。圖4可以看出器件直至150 ℃高溫仍然保持優秀的反向阻斷能力，以10μA/mm 為擊穿電流標準，MG-HAD在常溫下擊穿電壓超過1.1kV的儀器測量極限，150 ℃高溫下擊穿電壓為770V。本器件結果能同時具有低導通電阻和高擊穿電壓，因而其baliga優值（BFOM）459 MW/cm2在已有GaN-on-Si功率二極管報道中為第二高值，見圖5所示。
能為產業解決的關鍵問題和實施后可取得的效果 團隊針對未來五年內GaN高速增長的耐壓600V及以上級別應用領域——光伏逆變器、不間斷電源、電動及混合動力機車充電器等，著力研發低功耗的可集成的GaN-on-Si功率二極管和常閉型功率晶體管，開發增強型GaN電力電子器件閾值電壓調制技術，可靠性加固技術和器件級介質材料制備技術等發展GaN-on-Si功率半導體的核心技術。另外，在GaN-on-Si分立功率器件的基礎上開發出GaN-on-Si集成技術，開發出單片集成的GaN boost轉換器、基準電壓發生器及帶有溫度補償性能的比較器等功率核心模塊及其外圍控制、保護電路。目前已經掌握的可單片集成的GaN功率器件新結構、常閉型GaN功率器件核心制備技術、單片集成的GaN-on-Si功率模塊等技術可以應用到GaN-on-Si功率半導體器件及電路的產品開發，為中國企業在GaN功率半導體領域占據一席之地打下技術基礎。
主要功能和應用領域： 經濟的高速發展對電力能源的消耗日益增加，提高電能的利用效率成為推動經濟可持續發展的關鍵。從電能的產生（太陽能，風能，水能等），電站變電，再到高壓輸電，最后到終端用戶，電能必須經過一系列的AC/DC變換才能達到各終端用戶的多樣性要求，從低功率的日用電器到千瓦量級的汽車驅動，及更高功率的高鐵、變電站等見圖1，所有這些都離不開半導體功率電子器件對電能的有效管理。因此，發展高效電力電子器件，降低電能中各種變換環節和電器運行中的損耗，是當前電能利用的重中之重，是適應節能，綠色經濟發展的必然趨勢。