宾夕法尼亚州立大学因硅基氮化镓项目获得300万美元赠款

宾夕法尼亚州立大学将获得美国国防部高级研究计划局（DARPA）300 万美元的资助，这是国防、航空航天和技术公司诺斯罗普-格鲁曼（Northrop Grumman）获得的更大一笔资助的一部分。该联合项目旨在开发一种将氮化镓（GaN）与硅衬底集成在一起的新方法，因为氮化镓可为功率密集型应用提供卓越的性能和更快的开关速度，而硅则具有可扩展性和经济性。这种混合方法可以提高电力电子产品的效率，降低生产成本，适合电动汽车、电力电子产品和数据中心等对效率和耐用性要求较高的应用。

材料科学与工程学杰出教授、宾夕法尼亚州立大学材料研究所二维晶体联盟（MRI）主任 Joan Redwing 说："硅是微电子学的通用平台，但将新的半导体材料与硅结合在一起具有挑战性。“她补充说："为了克服这个问题，我们需要新的方法来将先进材料与硅密集集成。“我们与诺斯鲁普-格鲁曼公司的合作旨在探索使用二维材料作为夹层，将氮化镓直接集成到硅上。”

为了实现这一目标，宾夕法尼亚州立大学将利用DARPA赠款与诺斯鲁普-格鲁曼公司合作开发异质集成，使用二硫化钼和硒化镓等一到几个原子厚度的二维材料作为种子层，在工业兼容硅（001）上生长氮化镓，这是现有半导体制造中使用的首选晶向。种子层提供了一个模板或基础，影响着上面生长的材料的结构、取向和质量。

“目前的硅基氮化镓集成方法有很多缺点，从增加的热阻到硅（001）上的器件制造挑战，”材料科学与工程教授、宾夕法尼亚州立大学DARPA项目的首席研究员 Joshua Robinson说。通过使用2D材料作为种子层，我们的目标是消除这些问题，并开发一条直接的途径来集成硅基氮化镓，与当前技术相比，性能更高。这可能会直接影响制造成本，并使节能设备能够进入市场。

该项目将利用宾夕法尼亚州立大学的基础设施来生长和表征二维材料和宽带隙半导体。“罗宾逊说："这项计划使我们能够证明，二维材料可能是推动三维半导体发展的关键。“我们正在将二维研究的专业知识与提高半导体性能的现实需求相结合，为多年来异质集成的创新奠定基础。

来源：DT半导体

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