原创 美科学家利用氩离子植入将氮化镓组件击穿电压升至1,650V

氮化镓(Gallium nitride， GaN)被视为制作高功率电子组件的新一代材料，但到目前为止该材料都受到约略高于250V的击穿电压(breakdown) 所苦；美国北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员表示，他们已经找到一种方法可将氮化镓组件击穿电压提升至1,650V，并因此可让其功率承受能力(power handling)提升十倍。

具备高功率承受能力的氮化镓组件将可适用许多新兴领域，包括智能电网(smart- grid)与电动车。北卡罗来纳州立大学教授Jay Baliga表示，他们是沿着氮化镓组件的终端电极(termination electrode)植入中性物种(neutral species)——氩(argon)，其电场(electrical fields)就会被散布开来，并因此避免击穿电压过早发生(参考下图)。Baliga是与该校在读博士生Merve Ozbek合作进行以上研究。

研究人员利用在氮化镓组件的终端电极进行离子植入(绿色部分)，将该类组件的击穿电压从300V提升至1,650V

“高 压功率组件的最大问题，是其边缘会过早出现击穿电压；我们为氮化镓组件开发出一种新的平面式(planar)边缘终端电极技术，利用氩离子植入在组件边缘 制作一片薄薄的非晶层，达到近乎理想化的平面化平行击穿电压。”Ozbek表示：“植入物在二极管组件边缘的表面形成了薄薄的高电阻区域，有助于分散组件 边缘表面的电位(potential)，并降低电场。”

研究人员是以氮化镓制作肖特基二极管来测试新研发的技术，并将其击穿电压成功地提升到1,650V、近乎原来的七倍；因此也让该氮化镓组件的电阻率降低了100倍，让其功率承受能力增强了十倍。

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