氮化鎵功率半導體在可再生能源儲備、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域擁有巨大的應用前景，硅基氮化鎵功率器件方面，國際上材料、器件、驅(qū)動、電源模塊已批量應用。氮化鎵功率器件也在朝高功率密度、高頻、高集成化方向發(fā)展。

近日，在第八屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）的”氮化鎵功率電子器件技術(shù)“分論壇上，美國弗吉尼亞理工大學助理教授張宇昊帶來了題為“中高壓（1-10kV）氮化鎵功率器件新進展”的主題報告。

報告指出，近些年來，氮化鎵成為了主流的功率半導體之一。氮化鎵高電子遷移率晶體管已經(jīng)實現(xiàn)了15 V到650 V電壓等級的商用化。然而，對于650 V到10 kV的中高壓電力電子應用（電動汽車，電網(wǎng)，新能源，高鐵等），人們常常認為碳化硅相比于氮化鎵更有優(yōu)勢。近期關(guān)于中高壓氮化鎵功率器件的研究為這個比較提供了新的觀點。

研究顯示，一系列1.2 kV到10 kV的氮化鎵功率器件的品質(zhì)因素（figure of merit）超過了碳化硅單極器件的理論極限，并遠高于相同等級碳化硅商用器件的品質(zhì)因素。這些氮化鎵器件基于垂直或水平架構(gòu)，其中一些在美國、日本等國家已經(jīng)初步量產(chǎn)，并實現(xiàn)了傳統(tǒng)氮化鎵器件所欠缺的雪崩和浪涌能力。這些器件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包括鰭狀溝道、多溝道外延、三維p-n結(jié)等。這些進展為中高壓器件的發(fā)展提供了新的動力并極大拓展了氮化鎵功率器件的應用場景。

嘉賓簡介

張宇昊現(xiàn)在是美國弗吉尼亞理工大學電力電子研究中心(Center for Power Electronics Systems, CPES)助理教授，并領(lǐng)導該中心的器件和功率半導體研究。該中心由Fred Lee創(chuàng)立，現(xiàn)得到超過80家公司的資助，擁有電力電子領(lǐng)域基于高校的最大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟之一。

張宇昊于2013年和2017年在麻省理工學院分別獲得碩士及博士學位，并于2011年在北京大學物理系獲得本科學位。其研究興趣包括功率器件、寬禁帶和超寬禁帶半導體材料、器件封裝、以及電力電子應用。已發(fā)表文章100余篇，涵蓋多個領(lǐng)域（IEDM, ISPSD, APEC, IRPS, EDL, APL, T-PEL, JESTPE, T-ED, Nature等），有5個已經(jīng)授權(quán)的美國專利，并完成超過50次邀請報告。并獲得2017年麻省理工學院Microsystems Technology Laboratories最佳博士論文獎、2019年IEEE George Smith Award (IEEE EDL年度最佳論文獎)、2020年和2021年兩度IEDM Tipsheet of Technical Highlight榮譽、2021年美國National Science Foundation CAREER獎、2021年弗吉尼亞理工優(yōu)秀助理教授獎、2022年弗吉尼亞理工Faculty Fellow獎。其多名博士生獲得2021 APEC最佳報告獎、2021 IEEE Power Electronics Society最佳博士論文報告獎等獎項。其工作被Nature Electronics, Semiconductor Today, Compound Semiconductor Magazine等媒體報道50余次。