Galliumnitride op silicium nieuw speerpunt voor Imec

Imec start met een R&D-programma op het gebied van galliumnitride op silicium. De Leuvense onderzoekers willen de kosten van GaN-technologie naar beneden brengen door de GaN-op-Si-wafers te vergroten. Imec mikt op plakken met diameters van 200 mm. Doel van het nieuwe industriële affiliatieprogramma (IIAP) is schakeldevices te ontwikkelen met een hoog voltage, lage verliezen en een hoog vermogen. Potentiële toepassingen zijn converters in zonnecellen, motordrives en hybride elektrische auto‘s.

Op dit moment zijn de meeste hoogvoltaïsche vermogensdevices gebaseerd op silicium Mosfet-structuren. Die komen echter in de buurt van hun intrinsieke limieten. Galliumnitride biedt uitkomst vanwege zijn goede geleidingseigenschappen en omdat het met hoge voltages overweg kan. Er zijn al wel GaN-componenten op de markt voor draadloze communicatie. Ze gebruiken AlGaN/GaN high electron mobility transistor-structuren maar hebben het nadeel dat ze altijd aan staan. Om veiligheidsredenen zet Imec daarom in op devices die standaard uit staan. Verder moeten ze een hoog doorslagvoltage hebben van 600 tot 1000 volt, en een lage on-weerstand.

Een IIAP-subprogramma gaat GaN-op-Si inzetten bij de ontwikkeling van efficiënte hoogvermogende witte leds. III-nitrides hebben van nature al de eigenschap dat ze licht uitzenden over een zeer breed spectrum. De materialen zullen echter alleen aanslaan voor led-toepassingen als ze een opbrengst halen van 150 lm/W. Imec legt daarom de nadruk op de verbetering van de externe en interne kwantumefficiency en het binnen bereik brengen van hoge stromen.