近期,外媒消息稱,美國能源部高級研究計劃局(ARPA-E)斥資72萬美元資助美國紐約州立大學理工學院(SUNY Poly)的研究生院教授Fatemeh (Shadi) Shahedipour-Sandvik及其合作小組研發氮化鎵(GaN)功率器件的先進摻雜和退火技術。
據悉,GaN功率器件用于電動汽車、電網、航空航天等電力電子領域用的高效、高功率、高性能電源開關,該項目將由SUNY理工學院、陸軍研究實驗室(ARL)、美國德雷克塞爾大學和美國Gyrotron科技公司合作完成。
最終目標:開發大功率半導體器件
此次SUNY Poly獲得的合同是ARPA-E的“功率氮化物摻雜創新器件使能開關項目”——PNDIODES的一部分,SUNY Poly是參與該項目的7個機構和組織之一。PNDIODES項目總額是690萬美元,最終目標是要開發新的方法來制造高性能、大功率的半導體器件。
ARPA-E正在通過PNDIODES項目解決寬禁帶半導體制造過程中存在的具體挑戰。GaN等寬禁帶半導體材料能夠讓電子器件工作在更高溫度或頻率,優于現有的硅基芯片,因此電力電子技術的進步將具有更高的能效收益。然而,在功率電子系統中實現高功率轉換需要低功率損耗的半導體開關。基于GaN的功率轉換器可以通過更高電壓的器件來提高效率,且能夠顯著減小器件尺寸和重量。
PNDIODES項目專注于可選擇區域摻雜。若該項目進展順利,則該工藝可以使GaN器件的制造成本與傳統的硅基器件具有可比性。GaN合金是GaN功率電子器件制造過程中的一個重要障礙,PNDIODES項目正是要尋找方法克服障礙,而SUNY Poly項目將要開發的可靠和可用的摻雜工藝則能夠用于GaN的特定區域制造。