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砷化镓器件,砷化鎵元件,Gallium Arsenide Devices
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2023-11-08 | 147 次浏览 | 分享到:

砷化镓 (Gallium Arsenide, GaAs)属于Ⅲ-V族化合物半导体材料,为闪锌矿型晶格结构,晶格常数为0.565nm,熔点为1238,禁带宽度为1.424eV,是继硅、锗之后最主要的半导体之一。GaAs器件具有高频、高速、耐高温、低噪声、抗辐射能力强等优点,但由于 GaAs材料的缺陷较多,集成规模受到限制,成本较高。

GaAs器件在微波领域的应用非常广泛,器件分类齐全,包括徽波分立器件、微波混合集成电路、微波模拟和数字单芯片集成电路等。1967年,Turner等人制备出首个扩散栅极结构的 GaAs-FET,开启了新一代微波半导体器件研究的热潮。1974年,日本富士通公司制备出在X波段(8~12GHz) 突破瓦级的 GaAs MESFET 功率器件。1980 年富士通等公司采用调制掺杂的超晶格技术研制出第一只以 GaAs 为沟道的高电子迁移率场效应晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)。20世纪 80年代初发展的 GaAs 异质结双极晶体管(GaAs HBT) 在频率、速度等特性上更为出色,与 GaAs FET 相此,GaAs HBT 的跨导高、输出电导较低、电流处理能力更强。

由于材料化学配比、缺陷、杂质可控性不断提高,热稳定性、均匀性不断改进,目前已能得到高质量的单晶衬底,使砷化镓集成电路的批量生产与扩大应用成为可能。砷化镓数字电路和模拟电路都已投入批量生产,主要用于军事领域,如雷达、激光制导导弹和卫星通信等。在民用领域,砷化镓集成电路主要用于无线通信、汽车电子等。除集成电路产品应用以外,砷化镓材料具有一种直接跃迁型能带结构,在制备太阳电池时具有较高的光电转换效率。在体效应器件和量子效应器件方面,砷化镓材料也有较大的应用潜力。

目前砷化镓集成电路用的圆片为 4in/ 6in。砷化镓材料主要来自费里伯格(freiberger Compound Materials)、日立电线(Hitachi Cable)、日本住友电工(Sumitomo Electric)和美国 AXT 等四家大公司。近年,中国砷化镓产业发展速度有所加快。2016 年,四川通利能光伏科技、中科镓英半导体、立昂东芯微电子等公司正在建设多条6in砷化镓集成电路生产线。