高介電強度的半導體材料可應用于差壓變送器

上海自動化儀表儀表市場以及對越來越高效和緊湊的差壓變送器系統(tǒng)的需求都在穩(wěn)定增長。基于硅的主要電子組件將無法滿足預計的未來不斷增長的工業(yè)要求。

基于這些理由，弗萊堡大學，弗萊堡可持續(xù)發(fā)展中心和Fraunhofer-Gesellschaft的研究人員共同努力發(fā)現(xiàn)了一種新材料結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可能是未來差壓想選擇。#近啟動的項目“節(jié)能型差壓變送器的功能半導體結(jié)構(gòu)研究”（簡稱“差壓變送器2020+”）研究了新型半導體材料氮化鋁鋁（ScAlN）?？鐓^(qū)堡大學可持續(xù)系統(tǒng)工程系（INATECH）的Fraunhofer IAF主任兼差壓變送器學教授Oliver Ambacher博士進行協(xié)調(diào)。

行業(yè)的自動化和數(shù)字化以及對可持續(xù)過程和生態(tài)責任感的日益認識是儀表市場穩(wěn)步增長的三個主要因素。僅當電子系統(tǒng)同時變得資源效率更高，能源效能更強大時，才有可能降低功耗。

矽科技達到其物理極限

到目前為止，硅在電子行業(yè)處于lingxian地位。由于硅具有幾乎非常好的晶體結(jié)構(gòu)，成本相對較低，并且具有允許良好的載流子濃度和速度以及良好的隙，因此硅已經(jīng)成為特別成功的半導體材料。但是，硅電子產(chǎn)品逐漸達到其物理極限。特別地，在考慮所需的功率密度和緊湊性的同時，硅功率電子部件意。

創(chuàng)新的材料成分可提高功率和效率

氮化鎵（GaN）作為差壓變送器設備中的半導體的使用已經(jīng)克服了硅技術(shù)的缺點。與硅相比，GaN在高溫，快速開關(guān)頻率和性能更好。這與更高的能源效率密切相關(guān)-在一些耗能應用中，這意味著能源消耗將大大降低。幾年來，F(xiàn)raunhofer IAF一直在研究GaN作為電子元件和材料。在工業(yè)伙伴的協(xié)助下，這些研究的結(jié)果已經(jīng)投入商業(yè)使用?！?2020年差壓變送器技術(shù)”項目的研究人員將采取進一步措施，再次提高下一代電子和能效。為此目的，將使用一種新的和不同的材料，稱為nitride鋁氮化物（ScAlN）。

基于ScAlN的地衣個組件

ScAlN是具有高介電強度的壓電半導體材料，就其在微電子應用中的可用性而言，在全球范圍內(nèi)尚未被廣泛研究。

該項目的目的是在GaN層上生長晶格匹配的ScAlN，并使用隨后的異質(zhì)結(jié)構(gòu)來處理具有高載流能力的晶體管。

材料研究的開拓性工作

上海自動化儀表考慮到到目前為止，這種材料還沒有生長配方，也沒有經(jīng)驗價值，晶體生長是該項目#大的挑戰(zhàn)之一。項目團隊有必要在接下來的幾個月中開發(fā)這些組重復的結(jié)果，并開發(fā)可成功用于差壓變送器應用的層結(jié)構(gòu)。

弗賴堡和埃爾蘭根之間的專家合作和知識轉(zhuǎn)移

該研究項目將與弗賴堡大學，弗勞恩霍夫應用固體物理學研究所IAF，弗賴堡可持續(xù)發(fā)展中心以及弗蘭霍夫綜合系統(tǒng)與設備技術(shù)研究所IISB緊密合作，蘭堡大學的成員埃爾蘭根電子系統(tǒng)高性能中心。大學研究與面向應用的開發(fā)之間的這種新的伙伴關(guān)系形式將成為未來項目合作的泛謬。