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低成本砷化镓有望成为半导体新宠

发布时间:2019-07-20 05:19:16

低成本砷化镓有望成为半导体“新宠”

【大比特导读】现在,斯坦福的研究人员发明了一种制造工艺,可以大大降低了制造砷化镓器件的成本,从而为砷化镓电子设备开开辟了新的用途,尤其是太阳能电池板。

计算机芯片、太阳能电池和其它电子器件传统上都基于硅,硅是着名的半导体,这类特殊材料可以像水龙头控制水流一样控制电流的开或关。

而同样拥有这种性能的还有其他半导体,砷化镓就是其中一种材料。与硅相比,它具有一定技术优势电子通过其晶体结构的速度远远快于硅。

但是硅具有某些强大的商业优势,它的价格便宜了将近一千倍。因此,砷化镓仅仅用于一些特殊的应用,在这些应用中它的特殊性能弥补了较高的成本问题。例如,通常依赖砷化镓芯片来处理高频无线电信号。

而现在,斯坦福的研究人员发明了一种制造工艺,可以大大降低了制造砷化镓器件的成本,从而为砷化镓电子设备开开辟了新的用途,尤其是太阳能电池板。

采用砷化镓的太阳能电池在光电转换效率方面, 主持这项工作的材料学与工程学教授布鲁斯.克莱门斯表示。

但是制造硅基太阳能非常便宜,因此砷化镓太阳能电池只能应用于其他领域,如卫星。在卫星领域,其中成本在于将卫星发射进入轨道,因此砷化镓太阳能电池板可以发挥更大的效益,因为它的光电转换效率非常高。

作为工程学院的沃尔特.B.莱茵霍尔德教授,克莱门斯教授说,斯坦福这项工艺可使砷化镓太阳能电池更加实用。

硅和砷化镓都是从原始的晶体进展为电子装置。两种材料被加工成电子制造商所说的晶圆。这些纯化物质都是平坦的圆片。后续的制造步骤是在这些晶圆之上制作出计算机芯片、太阳能电池或其他电子器件。

但是,生产8英寸砷化镓的成本为5000美元,而硅晶圆只需5美元,斯坦福半导体生产教师 Aneesh Nainani,表示。

新的斯坦福工艺通过重复利用5000美元的砷化镓晶圆,以缩小它与硅晶圆之间的巨大成本差异。

当下,砷化镓器件的工作电子电路是在这种晶圆上生长的。制造商通过流动的气态砷化镓和其他材料在晶片表面制作这种电路层。这种材料在晶圆上凝结成薄薄的一层电路。在这一过程中,晶圆仅是背衬。昂贵的圆片顶部的薄层电路中包含了所有的电子。

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