研究人员利用氮化镓开发新型电子设备更加节能

据国外媒体报道，工程研究人员发明了一种新型大功率电子设备，比以前的技术更加节能。这种器件是通过以受控方式“掺杂”氮化镓的独特技术实现的。

北卡罗来纳州立大学前博士生多拉尔·哈查里亚(Dolar Khachariya)说:“许多技术都需要电能转换，将电能从一种形式转换成另一种形式。例如，这项技术可能需要将交流电转换为直流电，或电能来工作，就像电动机一样。在各种功率变换系统中，大部分功率损耗发生在功率开关上，它是功率变换系统电路的有源元件。

“开发更高效的电力电子产品，如电源开关，可以降低转换过程中的功率损耗。开发支持更可持续的电力基础设施(如智能电网)的技术具有重要意义。”

北卡罗来纳州立大学材料科学与工程副教授拉蒙·科拉佐说:“这项工作不仅可以减少电力电子设备中的能量损失，还可以使电力转换系统比传统的硅和碳化硅电子设备更加紧凑。因此，这些系统可能会集成到目前不适用的技术中，例如汽车、船舶、飞机或整个智能电网中的分布式技术。”

在2021年发表的论文中，研究人员概述了一种通过离子注入和激活在GaN材料的目标区域进行掺杂的技术。换句话说，杂质被引入到GaN材料的特定区域，并且GaN的电特性仅在这些区域被选择性地修改。

在这篇新文章中，研究人员展示了如何使用这项技术制造实际设备。具体来说，研究人员使用选择性掺杂的GaN材料来制造结势垒肖特基二极管。

科拉佐说:“在各种电力系统中，像JBS二极管这样的电力整流器可以用作开关。然而，在过去，这些元件是由半导体硅或碳化硅制成的，因为未掺杂的GaN材料的电特性与JBS二极管的架构不兼容，并且它们不能起作用。研究人员已经证明，可以通过选择性掺杂GaN来制造功能性JBS二极管。这些二极管不仅具有功能性，而且提高了功率转换的效率，超过了传统半导体的JBS二极管。例如，这种GaN JBS二极管是在天然GaN衬底上制备的，具有创纪录的高击穿电压和低导通电阻。”

目前，研究人员致力于与行业合作伙伴合作，扩大选择性掺杂GaN的生产规模，并将寻找更多的合作伙伴来解决更广泛的制造问题，以及使用该材料的电力设备的相关问题。

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