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“上车”提速 SiC功率器件迎来黄金发展期(上)

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变频器世界 2024年第7期27卷 7-25页

作者：陈伟雄赵利忠水原德健 WK Chong Jiahao Niu 吴瑞张大江刘瞻曹书玮钱俊翰李坤彦三菱电机半导体中国区 ROHM Co. Ltd. 安森美浙江翠展微电子有限公司珠海家未来科技有限公司 Alpha&Omega semiconductor(Aos)应用工程中心艾姆勒科技碳矽电子股份有限公司

当下,SiC上车已成为趋势。相比IGBT,SiC功率器件具有更高开关速度、更低开关损耗、更高效率和耐用性等特点,转化为汽车最直观的体验就是续航里程更长、更易于轻量化车身设计。因特斯拉率先将SiC用于其爆款车型Model3上,让其成为全球车企... 详细信息

当下,SiC上车已成为趋势。相比IGBT,SiC功率器件具有更高开关速度、更低开关损耗、更高效率和耐用性等特点,转化为汽车最直观的体验就是续航里程更长、更易于轻量化车身设计。因特斯拉率先将SiC用于其爆款车型Model3上,让其成为全球车企SiC上车的代表。

关键词：续航里程开关速度特斯拉轻量化车身耐用性

辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

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稀有金属 2024年第6期48卷 873-882页

作者：李涛王长华李蒙李继东张力久栗生辰李娜邓楠国标(北京)检验认证有限公司北京101400 中国有研科技集团有限公司有科期刊出版(北京)有限公司北京100088 国合通用测试评价认证股份公司北京101400

阐述了辉光放电光谱法(GDOES)在半导体材料及电子元器件领域、新能源材料领域、非导体材料领域的最新应用,介绍了GDOES在传统材料领域的新应用。GDOES可以直接固体进样、同时多元素、大动态范围的定性和定量分析,具有溅射速率快、多矩... 详细信息

阐述了辉光放电光谱法(GDOES)在半导体材料及电子元器件领域、新能源材料领域、非导体材料领域的最新应用,介绍了GDOES在传统材料领域的新应用。GDOES可以直接固体进样、同时多元素、大动态范围的定性和定量分析,具有溅射速率快、多矩阵校准、适用于多种样品类型、运行成本低,具有高通量分析等优点,深度分析能力可以达到纳米级,可以对诸如H, O, C, N等轻元素进行分析,近年来在LED芯片、锂离子电池、太阳能光伏电池及微电子器件等半导体行业得到广泛应用。GDOE的剥蚀速率可达微米/分钟,反应快速,可以检测到电子轰击过程中的细微变化,提高材料成分测试精度,入射粒子能量较低,不会对材料的表面结构造成大的破坏,材料表面的均匀性可以得到准确的表征。此外GDOES的溅射坑可以用来进行X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)测试,为相关测试提供样品,可以为材料提供多重且互补的信息。结合GDOES分析存在横向解析元素分布的局限,介绍了有关GDOES的横向分析能力的研究进展,通过单色成像光谱仪、声光可调谐滤波器、推扫式高光谱成像仪等技术应用GDOES可以实现元素分布二维或三维绘图,对于化学异质性材料的研究具有推动作用,横向分析能力的提升将会是GDOES发展的重点方向。

关键词：辉光放电光谱法(GDOES) 新材料表征涂镀层表面

高效率高功率976 nm半导体激光芯片设计与制备

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中国激光 2024年第7期51卷 211-216页

作者：付鹏张艳春赵涛赵勇明唐松李颖韩沈丹广东先导院科技有限公司广东广州510535 度亘核芯光电技术(苏州)有限公司江苏苏州215124

976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件,具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率,同时满足苛刻的寿命要求,在设计上... 详细信息

976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件,具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率,同时满足苛刻的寿命要求,在设计上采用双非对称大光腔波导结构,同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了优化;在外延生长方面,系统地优化了生长工艺参数,确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明:所制作的器件(腔长为5 mm、发光条宽为200μm的芯片)在室温、连续波(CW)测试条件下,阈值电流约为1 A,斜率效率为1.14 W/A;当电流为9 A时,最高功率转换效率高达72.4%;当电流为30 A时,输出功率达到29.4 W,功率转换效率为61.3%;对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。

关键词：激光器半导体激光芯片高功率转换效率高功率低水平远场发散角 976 nm

第三代半导体互连材料与低温烧结纳米铜材的研究进展

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无机材料学报 2024年第1期39卷 17-31页

作者：柯鑫谢炳卿王忠张敬国王建伟李占荣贺会军汪礼敏中国有研科技集团有限公司金属粉体材料产业技术研究院北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研粉末新材料股份有限公司北京101407 重庆有研重冶新材料有限公司重庆401431

半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心,随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要,以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩... 详细信息

半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心,随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要,以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大,导致摩尔定律正逐渐达到极限,先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向,其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案,具有低成本、高可靠性和可扩展性,近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别;然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述,主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响;最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点,并展望了未来的发展方向,以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。

关键词：半导体封装互连低温烧结纳米铜综述

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石墨相氮化碳在玉米赤霉烯酮降解中的应用

粮油食品科技 2024年第3期32卷 162-169页

作者：和肖营朱延光王平东陈晋莹中储粮江苏质检中心有限公司杭州分公司浙江杭州310000 中储粮成都储藏研究院有限公司四川成都610000 中储粮江苏质检中心有限公司江苏南京210000

采用传统的热裂解法合成了光催化材料——石墨相氮化碳(g-C3N4),研究了其对玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解效率。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对g-C3N4结构进行了解... 详细信息

采用传统的热裂解法合成了光催化材料——石墨相氮化碳(g-C3N4),研究了其对玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解效率。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对g-C3N4结构进行了解析。光催化降解实验表明,在紫外光(254 nm,包括185 nm)下,g-C3N4可诱导光催化效应,释放活性氧自由基,降解ZEN。对ZEN光催化降解的实验条件进行了探索。结果表明,当光催化材料的质量为20mg,紫外灯的波长为254nm(功率为50W),初始浓度为0.5μg/mL,照射时间为60 min时,ZEN的降解率为96.0%。同时,对ZEN粉末样品的光催化降解实验条件进行了优化。结果表明,当光催化材料的质量为800mg、紫外灯的波长为254 nm(功率为50 W)、照射时间为50 min时,ZEN的降解率为80.0%。该结果为光催化降解ZEN提供了理论参考和实践依据。

关键词：玉米赤霉烯酮石墨相氮化碳光催化降解热裂解法光催化材料

基于HTO的LDMOS器件结构及其热载流子注入退化研究

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电子学报 2024年第5期52卷 1582-1590页

作者：邵红李永顺宋亮金华俊张森无锡华润上华科技有限公司器件工程部江苏无锡210041

为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-semiconductor field effect transistor,LDMOS)设计的重点和难点.本文介绍了一种基于高温氧化层(High Temperature Oxidation layer,HTO)结构的LDMOS,并对其热载流子注入退化机制进行了研究分析,利用高温氧化层结构改善了传统浅槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)结构中氧化物台阶嵌入半导体内部对器件热载流子注入造成的不利影响,提高器件可靠性,同时还缩短了器件导通情况下的电流路径长度,降低损耗.此外本文还提出了对P型体区的工艺优化方法,利用多晶硅作为高能量离子注入的掩蔽层,改善阱邻近效应对器件鲁棒性的影响,同时形成更深的冶金结,可以辅助漂移区杂质离子耗尽,降低漂移区表面电场,在不需要额外增加版次的情况下提高了器件击穿电压.最终得到的基于HTO结构的LDMOS击穿电压为43 V,比导通电阻为9.5 mΩ·mm^(2),线性区电流在10000 s之后的退化量仅为0.87%.

关键词：横向双扩散金属氧化物半导体场效应管热载流子注入高温氧化层低损耗高可靠性

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超晶格电子阻挡层周期数对AlGaN基深紫外发光二极管性能的影响

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物理学报 2024年第12期73卷 393-401页

作者：刘举曹一伟吕全江杨天鹏米亭亭王小文刘军林江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 圆融光电科技股份有限公司马鞍山243000 马鞍山杰生半导体有限公司马鞍山243000

在AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LEDs)中设计了具有不同周期数的超晶格电子阻挡层(SL-EBL)结构,研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs发光效率、I-V特性、可靠性及有源区载流子复合机制的影响.研究结果表明,随着SL-EBL的周期数增加,DUV-LEDs的... 详细信息

在AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LEDs)中设计了具有不同周期数的超晶格电子阻挡层(SL-EBL)结构,研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs发光效率、I-V特性、可靠性及有源区载流子复合机制的影响.研究结果表明,随着SL-EBL的周期数增加,DUV-LEDs的光输出功率(LOP)、外量子效率(EQE)和电光转换效率(WPE)均呈先上升后下降的趋势,同时泄漏电流减小,可靠性提升.当周期数为7时(厚度为28 nm),DUV-LEDs裸芯的EQE和WPE均达到最大值,在7.5 mA注入电流下分别为3.5%和3.2%.能带模拟结果证明了增加SL-EBL周期数可以有效提升电子势垒高度,而几乎不改变空穴势垒高度.然而,当SL-EBL超过一定厚度时,抑制了空穴向有源区的注入,导致EQE和WPE随SL-EBL周期数变化出现拐点.研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs载流子复合机制的影响,发现增加SL-EBL周期数可以有效地降低有源区内载流子非辐射复合.

关键词：深紫外发光二极管电子阻挡层可靠性外量子效率

VGF法磷化铟单晶炉加热器对炉内热场分布影响的研究

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人工晶体学报 2024年第5期53卷 781-791页

作者：艾家辛万洪平钱俊兵韦华昆明理工大学民航与航空学院昆明650500 中国广核新能源控股有限公司云南分公司昆明650000 云南鑫耀半导体材料有限公司昆明650503

磷化铟(InP)是一种重要的化合物半导体,在通信、航空航天和人工智能等领域具有广泛的应用。InP单晶生长质量的优劣取决于其生长炉内热场的稳定与温控。InP晶体工业生产中广泛采用的垂直梯度凝固(VGF)法是在磷化铟单晶生长炉中构建高温... 详细信息

磷化铟(InP)是一种重要的化合物半导体,在通信、航空航天和人工智能等领域具有广泛的应用。InP单晶生长质量的优劣取决于其生长炉内热场的稳定与温控。InP晶体工业生产中广泛采用的垂直梯度凝固(VGF)法是在磷化铟单晶生长炉中构建高温、封闭、稳定及可控的热场,但因炉内缺乏直接观测和完整的参数监测手段,利用计算机数值仿真对炉内晶体生长的温度场进行科学分析,以获取最佳的生长温控条件,俨然成为有效且重要的方法。本文基于ANSYS有限元软件及炉内元件实测参数,建立了InP单晶生长系统热场三维物理和数学模型,基于磷化铟单晶生长过程中的温度离散数据,对所建模型对比和验证,获得了与实际生产温度数据吻合良好的效果(温度偏差控制在3%以内),验证了所建模型的有效性。基于此模型,本文对生产条件下四段加热器温度波动对热场分布影响进行了探讨,并对炉内四段加热器的温度波动对炉内低温区、高温区及料管中心温度影响规律进行了研究,所得结论对揭示工业生产过程中InP单晶炉热场的分布规律及调节方法具有一定的指导意义。

关键词：磷化铟单晶垂直梯度凝固法热场数值模拟半导体晶体生长

利用局部受激散射提升布里渊光时域反射系统性能

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光子学报 2024年第6期53卷 122-131页

作者：陈映恺乐晨郑永红朱海军钟振涛刘江涛刘阳李拥政郭林峰徐小敏南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044 南京地铁建设有限责任公司南京210019 中铁三局集团华东建设有限公司南京211153 中铁(上海)投资集团有限公司上海200126 中铁隧道集团二处有限公司廊坊065200 江苏省大气海洋光电探测重点实验室南京210044 剑桥大学工程系英国剑桥CB21PZ

分布式光纤传感技术在工程领域中逐渐得到大规模应用,为了简化传感解调模式以提高光纤监测方案的工程便捷性和可行性,在降低光纤监测成本的同时提高监测的精度和准确性,提出了一种基于局部受激散射的布里渊光时域反射系统。在采取光纤... 详细信息

分布式光纤传感技术在工程领域中逐渐得到大规模应用,为了简化传感解调模式以提高光纤监测方案的工程便捷性和可行性,在降低光纤监测成本的同时提高监测的精度和准确性,提出了一种基于局部受激散射的布里渊光时域反射系统。在采取光纤单端探测以满足工程便捷使用要求的基础上,利用连续泵浦光的自发布里渊散射与系统中的探测脉冲光作用,通过自发布里渊散射系统中产生的局部受激布里渊散射模式,来提升布里渊光时域反射仪的传感距离和测温精度。通过此方法,可使原低成本布里渊光纤传感系统在使用宽度为100 ns的常用探测光脉冲基础上,将2.7 km测温光缆的末端测温精度提升至±1.27℃,提升了283%,改善了系统的测温精度和传感距离,且该结构不额外增加运算时间及其他冗余光电器件。与传统相干探测结构相比,该系统为改善低成本建筑工地专用布里渊光时域反射仪的性能提供了一种途径,尽量满足当前阶段建筑工程领域对超低成本分布式光纤解调仪的应用需求。

关键词：光纤传感布里渊光时域反射仪受激布里渊散射测温精度结构优化

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