電學(xué)特性
GaN的電學(xué)特性是影響器件的主要因素。未有意摻雜的GaN在各種情況下都呈n型,的樣品的電子濃度約為4×1016/cm3。一般情況下所制備的P型樣品,都是高補償?shù)摹?br>很多研究小組都從事過這方面的研究工作,其中中村報道了GaN遷移率數(shù)據(jù)在室溫和液氮溫度別為μn=600cm2/v·s和μn= 1500cm2/v·s,相應(yīng)的載流子濃度為n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。近年報道的MOCVD沉積GaN層的電子濃度數(shù)值為4 ×1016/cm3、<1016/cm3;等離子激活MBE的結(jié)果為8×103/cm3、<1017/cm3。
未摻雜載流子濃度可控制在1014~1020/cm3范圍。另外,通過P型摻雜工藝和Mg的低能電子束輻照或熱退火處理,已能將摻雜濃度控制在1011~1020/cm3范圍。
新型電子器件
GaN材料系列具有低的熱產(chǎn)生率和高的擊穿電場,是研制高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料。目前,隨著 MBE技術(shù)在GaN材料應(yīng)用中的進展和關(guān)鍵薄膜生長技術(shù)的突破,成功地生長出了GaN多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)。用GaN材料制備出了金屬場效應(yīng)晶體管(MESFET)、異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET)、調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管(MODFET)等新型器件。調(diào)制摻雜的AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)具有高的電子遷移率(2000cm2/v·s)、高的飽和速度(1×107cm/s)、較低的介電常數(shù),是制作微波器件的優(yōu)先材料;GaN較寬的禁帶寬度(3.4eV) 及藍(lán)寶石等材料作襯底,散熱性能好,有利于器件在大功率條件下工作。
氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì),本身具有潤滑性,并且耐磨損,為原子晶體;高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊,在空氣中加熱到1000℃以上,急劇冷卻再急劇加熱,也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優(yōu)異的特性,人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構(gòu)件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發(fā)動機部件的受熱面,不僅可以提高柴油機質(zhì)量,節(jié)省燃料,而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機。
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