科技部发布“十四五”国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项2021年度项目申报指南(征求意见稿),其中涉及到氮化镓的有多个项目。

2.2 面向大数据中心应用的GaN基高效功率电子材料与器件(共性关键技术)

研究内容:研究大尺寸Si 衬底上GaN 薄膜及其异质结构的大失配外延生长和缺陷/应力控制技术;研究材料中点缺陷、杂质对器件性能的影响规律及其表征方法;研究器件阈值电压漂移机制及栅压摆幅提升技术;研究高耐压、低导通电阻及高可靠性器件设计与产业化制备技术;研究GaN 基高压桥式电路及其驱动电路集成技术;研究电压/电流振荡抑制技术和电磁干扰改善技术以及高转化效率电路拓扑,推动GaN 基高效功率电子材料与器件在数据中心服务器领域的应用。

考核指标:实现650V 电压等级国产GaN 材料和功率器件规模化生产,大尺寸Si 衬底上GaN 外延层位错密度<1×108- 9cm-2, 异质结构方块电阻<300 Ω/sq,均匀性<3%;电压等级650 V 的GaN 基平面结构器件比导通电阻<4 mΩ∙cm2,导通电阻<30 mΩ;整机功率≥1.5 kW 的GaN 基AC-DC(220 V-48 V)电源实现系统工作频率≥300 kHz,整机最高转换效率≥98%,功率密度≥100 W/in3,输出电压纹波<0.5%,电流THD<5%,实现在数据中心服务器领域的示范应用;申请发明专利≥10 件,制定国家/行业/团体标准≥2 项。

2.3 5G 移动通讯基站用GaN 基Sub-6 GHz 及毫米波材料与器件研发(共性关键技术)

研究内容:开展大尺寸半绝缘SiC 衬底上GaN 基异质结构外延的工程化研究,开展以SiC为衬底的GaN 基Sub-6 GHz射频电子器件的产业化研究,提升器件性能及工艺稳定性和一致性;突破高效率、高线性度和高集成度等技术瓶颈,研制26GHz 和39 GHz 频段射频前端芯片;研究适用于GaN 基射频功放的多通道数字预失真线性化技术和高集成、超宽带、小型化射频电路,完成系列化5G 基站用射频功放产品研发,并实现批量应用。

考核指标:大尺寸SiC 衬底上GaN 基异质结构外延片翘曲<±50 μm,方块电阻<300 Ω/sq,不均匀性<3%;Sub-6 GHz功放模块2515-2675 MHz、3.4-3.6 GHz、4.8-5.0 GHz 漏极效率分别≥52%、46%、44%@39 dBm,线性增益≥10 dB,饱和功率≥47 dBm;毫米波前端模块工作频率分别为24.75~27.50 GHz、37.0~42.5 GHz,饱和效率≥20%,输出功率≥33 dBm;申请发明专利≥10 件,制定国家/行业/团体标准≥5 项。

2.4 InGaN 基长波段LED 关键材料与器件技术(共性关键技术)

研究内容:面向下一代无荧光粉纯LED 照明应用,研究高In 组分InGaN 基材料的外延生长、高效率量子结构设计与高光效黄光与绿光LED 芯片关键技术,研究无荧光粉多基色LED照明封装技术,开发无荧光粉纯LED 健康照明新产品。

考核指标:波长≥520 nm 绿光LED,20A/cm2 电流密度下WPE≥50%、流明效率≥240 lm/W;波长≥565 nm 黄光LED,20A/cm2 电流密度下WPE≥30%、流明效率≥180 lm/W;形成InGaN基长波段LED 芯片批量生产能力;推出无荧光粉纯LED 健康照明新产品,色温<2700 K,显色指数≥90,灯珠流明效率≥150lm/W;申请发明专利≥10 件,制定国家/行业/团体标准≥2 项。

4.4 GaN 基宽禁带半导体与Si 半导体的单片异质集成方法与技术

研究内容:研究GaN 基宽禁带半导体晶圆与Si 晶圆的高强度异质键合技术;研究大尺寸GaN 单晶薄膜的剥离与转移技术;研究异质集成晶圆上GaN 基射频电子器件和Si 半导体逻辑器件的兼容制造工艺技术;研究单片集成GaN 与Si 的材料热兼容性和器件电磁兼容性;研究单片集成的GaN 基器件和Si 器件的可靠性及其加固方法。

考核指标:GaN 与Si(100)半导体单片异质集成晶圆中GaN 薄膜位错密度<1×107 cm-2, 异质结构二维电子气迁移率≥2000cm2/V·s, 方块电阻<400Ω/sq;单片异质集成晶圆上的GaN 基射频电子器件截止频率≥40 GHz, 6GHz 时输出功率密度≥3.5W/mm,功率附加效率≥50%;Si(100)NMOS 晶体管的饱和电流≥100mA/mm,开关比≥105;申请发明专利≥5 件。

4.5 GaN 单晶新生长技术研究

研究内容:开展GaN 单晶衬底材料的新生长技术探索;研究GaN 液相生长中的成核、传质输运、结晶生长机制;研究GaN 中背景杂质控制、应力控制等关键技术;研究GaN 中位错产生、湮灭、演化机制;研究GaN 氨热法生长中的杂质控制与光学、电学性能调控技术;研究GaN 助熔剂生长中的形核控制与大尺寸生长技术。

考核指标:用新生长技术制备的GaN 单晶直径≥2 英寸、厚度≥1 cm,在2 英寸面积范围内位错密度<1×104 cm-2;n 型GaN 单晶衬底电阻率<20 mΩ∙cm,半绝缘GaN单晶衬底电阻率≥1×108 Ω∙cm;申请发明专利≥5 件。


参考链接:

https://service.most.gov.cn/kjjh_tztg_all/20210201/4186.html

“十四五”计划中的氮化镓GaN

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