與此同時，日本三菱化學公司計劃于2012年電感生產(chǎn)廠家10月開始大批量生產(chǎn)用于LED的GaN底板。由于具有較高的電能轉(zhuǎn)換率，采用GaN底板的LED燈具的耗電量可比現(xiàn)有產(chǎn)品降低50%~70%。與現(xiàn)有采用藍寶石底板的同類產(chǎn)品相比，GaN底板雖然具有電力損耗較低等優(yōu)點，但是存在制造成本偏高的問題。目前三菱化學公司已開發(fā)出新的生產(chǎn)工藝流程，計劃于2015年將GaN底板的制造成本降低為目前的1/10。
未來的氧化鎵器件
近期，日本信息通信研究機構(gòu)NICT發(fā)布了Ga2O3晶體管研制成功的消息。與SiC和GaN相比，Ga2O3在低成本、高耐壓且低損耗方面顯示出較大的潛力，備受業(yè)界關(guān)注。Ga2O3是金屬鎵的氧化物，也是一種半導體化合物，目前已發(fā)現(xiàn)的結(jié)晶形態(tài)有α、β、γ、δ、ε五種。其中，β結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，與Ga2O3的結(jié)晶生長及物性相關(guān)的研究工作大多圍繞β結(jié)構(gòu)展開。研究人員用Ga2O3試制了金屬半導體場效應晶體管，盡管屬于未形成保護膜鈍化膜的簡單結(jié)構(gòu)，但是樣品已經(jīng)顯示出耐壓高、泄漏電流小的特性。在使用SiC和GaN制造相同結(jié)構(gòu)的元件時，通常難以達到這些樣品的指標。除了材料性能優(yōu)異如帶隙比SiC和GaN大，利用Ga2O3進行電力半導體研發(fā)的主要原因是其生產(chǎn)成本較低。
采用β-Ga2O3制作底板時，可使用FZ法及EFG法等溶液生長法，這也是其特點之一。溶液生長法容易制備結(jié)晶缺陷少、尺寸大的單結(jié)晶，可以低成本輕松實現(xiàn)量產(chǎn)。首先利用FZ法或EFG法制備單結(jié)晶，然后將結(jié)晶切成薄片，以薄片為基礎(chǔ)制造底板插件電感。用于制造藍色LED芯片的藍寶石底板就是利用EFG法制造的。藍寶石底板不僅具備價格便宜、結(jié)晶缺陷少的優(yōu)點，而且尺寸較大，可為6~8英寸。而SiC底板的基礎(chǔ)即單結(jié)晶需利用升華法制造，GaN底板的基礎(chǔ)“單結(jié)晶”需利用HVPE法等氣相法制造，在減少結(jié)
晶缺陷和大尺寸化方面應用難度較大。NICT研究小組已利用FZ法制成晶體管所需的β-Ga2O3底板，只要導入與藍寶石底板相同的大型制造設備，有望利用EFG法生產(chǎn)6英寸直徑的底版。
此外，NICT研究小組還試制出功率電感元件電阻降低的β-Ga2O3底板LED芯片。該芯片的工作電壓低，能夠減少大電流驅(qū)動時的發(fā)熱量。該芯片的熱阻很低，樣品的熱阻不到0.1℃/W，僅為同尺寸橫向結(jié)構(gòu)現(xiàn)有產(chǎn)品的1/10~1/100。同時，該芯片的電流分布非常均勻。為了調(diào)查芯片電流分布情況貼片電感公司，小組研究了1mm2的LED芯片內(nèi)部的面內(nèi)溫度分布。結(jié)果顯示，即使元件溫度平均上升70℃，芯片內(nèi)部溫差最大只有7℃。由此可見，使用β-Ga2O3底板的LED芯片非常適合大電流用途。NICT研究小組希望在2012年內(nèi)推出產(chǎn)品，將這種底板用于LED產(chǎn)品，朝著產(chǎn)業(yè)化方向進發(fā)。
β-Ga2O3不僅可用于電力半導體，而且還可用于LED芯片、各種傳感器元件及攝像元件等，應用范圍很廣。
