氮化铝复合衬底
随着大功率、高频和高温应用需求的增加，宽带隙半导体材料已成为电力电子领域的一个热门研究方向。氮化铝（AlN）作为一种具有超宽带隙、高导热性和高击穿场强的材料，逐渐引起了学术界和工业界的关注。特别是在功率器件中，AlN半导体在肖特基势垒二极管（SBD）的应用中显示出显著的优势。可提供氮化铝复合衬底以制备肖特基势垒二极管，规格请参考下表。
1. 氮化铝复合衬底规格表
1.1 蓝宝石基AlN复合衬底
| 产品 | CS-AlNT-S |
| 直径 | 50.8±1mm |
| 导电类型 | 半绝缘 |
| 厚度 | 1um, 3~5um |
| 衬底 | 蓝宝石 |
| 晶向 | C-axis（0001）+/-1° |
| 晶面 | A-plane |
| （0002） FWHM | <200arcsec |
| 表面粗糙度 | <2nm |
| 可用面积 | ≥90% |
| 表面处理 | 单面或双面抛光 |
| 包装 | 单片盒装 |
1.2 硅基AlN复合衬底
| 产品 | CS-AlN-100-SI |
| 直径 | 100±0.2mm |
| 导电类型 | 半绝缘 |
| 厚度 | 100~200nm |
| AlN晶向 | C-plane (0001) |
| （0002）FWHM | <=1050 arcsec |
| 衬底 | Si（100），500±25um |
| 裂纹 | 无 |
| 表面粗糙度（5*5um） | <1nm |
| 表面处理 | 单面抛光 |
| TTV | <7um |
| Warp | <30um |
| Bow | <15um |
| 包装 | 单片盒装 |
2. 氮化铝在肖特基势垒二极管中的应用优势
首先，氮化铝半导体具有约6.2eV的超宽带隙，远高于传统硅（Si）和一些宽带隙材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。超宽带隙使得AlN可以显著降低肖特基势垒二极管的反向漏电流，使其在高温高压条件下更稳定。低漏电流可以减少能量损失并提高设备效率，这对于高压电力设备和高频电力转换应用尤为重要。
图1 AlN的击穿电压与导通电阻的关系
其次，良好的热管理对于高频电源电路或长时间运行的大功率设备中的组件的长期可靠性至关重要。AlN的导热系数达到285 W/m·K，与硅和砷化镓（GaAs）等传统材料相比，具有显著的散热优势。高导热性意味着AlN基SBD可以在高功率应用中快速散热，避免器件过热和故障。
此外，更高的击穿场强意味着AlN半导体上的SBD可以承受更高的反向电压，这对于需要高耐压性的电力电子器件和电力转换器件至关重要。AlN的击穿场强高达15MV/cm，使其在高压条件下比Si、SiC和GaN更有利。高击穿场强减小了器件的尺寸，使其能够在更小的封装中提供高功率密度。
3. 氮化铝肖特基势垒二极管的研究
研究者在蓝宝石基AlN复合衬底上制造了横向SBD器件。在正向偏压下，AlN SBD表现出良好的整流性能，导通电压为1.2 V，开/关比为~105，室温下的理想系数为5.5。在反向偏压下，器件的击穿电压超过1 kV，漏电流低于1 nA。通过材料生长和器件结构优化有望进一步提高击穿电压。此外，该器件在500 K以上表现出优异的热稳定性。该研究结果表明，蓝宝石衬底上的AlN SBD在高功率、高电压和高温应用方面具有很高的潜力。
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