面临未来高频电子器件挑战的新兴超宽带隙半导体
材料科学
2025-08-11 v1
摘要
为满足日益增长的先进电子系统需求，下一代电力和射频半导体器件必须在保持紧凑型设计的同时，能够在更高的功率水平和开关频率下高效运行。当前最先进的氮化 gallium (GaN) 半导体器件无法满足所有这些需求。像 diamond、BN、AlN 和 Ga2O3 这样的新兴超宽带隙 (UWBG) 替代材料，面临着晶圆供应有限、掺杂困难以及热管理受限等重大挑战。本文通过高通量计算筛选，寻找适用于高频电子器件的新型半导体。我们计算了模型化的 Johnson 和 Baliga 高频性能指标，并结合热导率来评估其在射频和电力器件中的潜力。我们表明，仍有大量可供探索的替代材料，最后通过讨论挑选出的候选材料的掺杂性和合成方法。本研究为发现能够在从 EV 充电器、固态变压器到亚 THz 通信和先进雷达技术等应用领域推动性能边界的新型半导体材料奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2508.05823,
title = {Emerging ultra-wide band gap semiconductors for future high-frequency electronics},
author = {Emily M. Garrity and Theodora Ciobanu and Andriy Zakutayev and Vladan Stevanovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.05823},
year = {2025}
}
备注
Perspective, 6 pages, 3 figures