AlInN-GaN Vertical Power Electronic Devices

AlInN-GaN垂直电力电子器件

基本信息

  • 批准号:
    1935295
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-15 至 2022-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nontechnical:Power electronics require materials that can withstand high voltages and currents. Ultrawide bandgap semiconductors have the potential to fulfill this role. Unlike conventional semiconductors that absorb visible and near infrared light, ultrawide bandgap semiconductors are transparent to visible light and absorb in the ultraviolet. These properties also allow them to be used in devices that operate at high temperatures and voltages, which is crucial for power electronics. This project researches methods to create advanced power electronics using an ultrawide bandgap semiconductor, aluminum indium nitride (AlInN). AlInN, used in combination with gallium nitride, has the potential to produce high performance power electronic devices. AlInN-based power devices will lead to a reduction in the size, weight, and power of electrical systems. Power devices created in this program will positively impact the nation's economy and increase energy efficiency. Graduate students will be trained in the essential areas of advanced semiconductor materials synthesis, materials and device physics, and device fabrication and design. The topics of this program will be integrated into graduate and undergraduate courses to broaden students' educational experience beyond the laboratory. They will also be incorporated into K-12 education and outreach activities.Technical:This program explores aluminum indium nitride/gallium nitride (AlInN/GaN) for vertical power electronic devices with superior performance over state-of-the-art technologies based on GaN. AlInN is in the ultra-wide bandgap class of semiconductors with desirable device properties such as a lattice-matched substrate (GaN), high electron mobility, n- and p-type doping, useful GaN/AlInN heterointerfaces, and the ability to create a native oxide. The program has two thrusts. The first is to investigate AlInN as drift layers for power diodes by advancing the state-of-the-art growth of AlInN; designing novel edge termination structures; fabricating and testing AlInN power diodes; and measuring fundamental properties such as impact ionization. The second is to create 3-terminal AlInN-based power devices such as junction field-effect transistors (JFETs) and metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) by investigating the insulating and charge properties of the AlInN native oxide; using the oxide to create novel device architectures; using technology computer-aided design (TCAD) modeling to guide device decisions; and fabricating and testing transistors. The program has broad goals of creating experimental methods for AlInN-based power devices and gain a deep understanding of the physics of AlInN and its devices.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术性:电力电子需要能够承受高电压和高电流的材料。超宽带隙半导体具有实现这一作用的潜力。与吸收可见光和近红外光的传统半导体不同,超宽带隙半导体对可见光透明,并吸收紫外线。这些特性还允许它们用于在高温和高压下运行的设备,这对电力电子来说是至关重要的。该项目研究使用超宽带隙半导体氮化铝铟(AlInn)制造先进电力电子设备的方法。Alinn与氮化镓结合使用,有可能生产高性能的电力电子器件。基于Alinn的电力设备将导致电气系统的尺寸、重量和功率的减小。该计划中创造的电力设备将对国家经济产生积极影响,并提高能源效率。研究生将接受先进半导体材料合成、材料和器件物理以及器件制造和设计等基本领域的培训。该项目的主题将被整合到研究生和本科课程中,以拓宽学生在实验室以外的教育经验。技术:该项目探索用于垂直电力电子器件的氮化铟/氮化镓(AlIn/GaN),其性能优于基于GaN的最先进技术。AlInn属于超宽带隙半导体类别,具有理想的器件特性,如晶格匹配衬底(GaN)、高电子迁移率、n型和p型掺杂、有用的GaN/Alinn异质界面以及创建自然氧化物的能力。该计划有两个突破口。首先是研究AlIn作为功率二极管的漂移层,通过促进AlIn的最新生长,设计新型的边缘终端结构,制作和测试AlIn功率二极管,以及测量碰撞电离等基本性能。第二种是通过研究AlIn自然氧化物的绝缘和电荷特性;使用氧化物来创建新的器件架构;使用计算机辅助设计(TCAD)技术建模来指导器件决策;以及制造和测试晶体管,从而创建三端子AlIn基功率器件,如结型场效应晶体管(JFET)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。该计划有广泛的目标,即创造基于Alinn的电力设备的实验方法,并对Alinn及其设备的物理学有深入的了解。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Thermal oxidation rates and resulting optical constants of Al 0.83 In 0.17 N films grown on GaN
GaN 上生长的 Al 0.83 In 0.17 N 薄膜的热氧化速率和光学常数
  • DOI:
    10.1063/5.0035711
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Palmese, Elia;Peart, Matthew R.;Borovac, Damir;Song, Renbo;Tansu, Nelson;Wierer, Jr., Jonathan J.
  • 通讯作者:
    Wierer, Jr., Jonathan J.
Edge Termination for III-Nitride Vertical Power Devices Using Polarization Engineering
使用极化工程的 III 族氮化物垂直功率器件的边缘端接
  • DOI:
    10.1109/ted.2019.2958485
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Peart, Matthew R.;Wierer, Jonathan J.
  • 通讯作者:
    Wierer, Jonathan J.
Electrical properties of MgO/GaN metal-oxide-semiconductor structures
  • DOI:
    10.1016/j.sse.2020.107881
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Ogidi-Ekoko, Onoriode N.;Goodrich, Justin C.;Tansu, Nelson
  • 通讯作者:
    Tansu, Nelson
Low background doping in AlInN grown on GaN via metalorganic vapor phase epitaxy
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2020.125847
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    D. Borovac;Wei‐Che Sun;Matthew R. Peart;Renbo Song;Jonathan J. Wierer;N. Tansu
  • 通讯作者:
    D. Borovac;Wei‐Che Sun;Matthew R. Peart;Renbo Song;Jonathan J. Wierer;N. Tansu
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jonathan Wierer其他文献

Jonathan Wierer的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jonathan Wierer', 18)}}的其他基金

AlInN-GaN Vertical Power Electronic Devices
AlInN-GaN垂直电力电子器件
  • 批准号:
    2212639
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Synthesis of Controlled III-Nitride Nanostructures
受控III族氮化物纳米结构的合成
  • 批准号:
    2204317
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Synthesis of Controlled III-Nitride Nanostructures
受控III族氮化物纳米结构的合成
  • 批准号:
    1708227
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于金刚石高效散热封装的高功率高压GaN器件研发与产业化
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
异质结极化场局域调控机制与选区外延p-GaN HEMT研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
复合抗磨涂层仿生微结构化表面自润滑 金刚石砂轮的制备与其磨削单晶GaN基础 研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型自支撑GaN/二维GaSe范德华异质结垂直结构紫外光电探测器研究
  • 批准号:
    QZQN25F050009
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
GaN功率器件动态阈值不稳定诱导退化机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
面向无人机应用的增强型p-gate AlGaN/GaN HEMT高功率微波辐射效应及 机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
GaN基电子器件界面热输运机理研究
  • 批准号:
    2025JJ50045
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
免造影剂增强心脏CT技术:深度学习GAN与U-Net架构的融合应用
  • 批准号:
    2025JJ80644
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于GAN-PSO智能算法的高性能Mg-Mn系变形镁合金设计
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
大尺寸 Si 基 GaN 材料外延及功率器件开发关键技术
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Vertical GaN-on-Si membrane power transistors: Efficient power electronics for mass-market applications (VertiGaN)`
垂直硅基氮化镓薄膜功率晶体管:面向大众市场应用的高效电力电子器件 (VertiGaN)`
  • 批准号:
    EP/X014924/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Research Grant
Reliability Study and Failure Analysis of Wide Bandgap GaN Vertical Power Devices: From Materials to Devices
宽带隙GaN垂直功率器件的可靠性研究和失效分析:从材料到器件
  • 批准号:
    2210153
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Vertical GaN Transistors on Silicon Substrates
硅衬底上的垂直 GaN 晶体管
  • 批准号:
    2770305
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Studentship
Reliability Study and Failure Analysis of Wide Bandgap GaN Vertical Power Devices: From Materials to Devices
宽带隙GaN垂直功率器件的可靠性研究和失效分析:从材料到器件
  • 批准号:
    2302696
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GOALI: 1.2 kV Vertical GaN FETs enabled Novel Ultra-High-Density Bidirectional Soft-switching Dc-Dc Charger Architecture with Scalable Electronic-embedded Transformer
GOALI:1.2 kV 垂直 GaN FET 启用具有可扩展电子嵌入式变压器的新型超高密度双向软开关 DC-DC 充电器架构
  • 批准号:
    2202620
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
AlInN-GaN Vertical Power Electronic Devices
AlInN-GaN垂直电力电子器件
  • 批准号:
    2212639
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Heterojunction formation of conductive diamond and GaN, Ga2O3 for vertical device applications
用于垂直器件应用的导电金刚石和 GaN、Ga2O3 异质结形成
  • 批准号:
    20K04581
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
SBIR Phase I: Fabrication of Vertical Junction GaN FET Devices via Pulsed Laser Annealing Process
SBIR 第一阶段:通过脉冲激光退火工艺制造垂直结 GaN FET 器件
  • 批准号:
    1939955
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Simulations physique et mise au point d'un transistor vertical à base de GaN
垂直 GaN 晶体管点的物理和操作模拟
  • 批准号:
    536773-2018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Investigations of GaN-based vertical field effect transistors for applications in high-power electronics
GaN基垂直场效应晶体管在高功率电子器件中的应用研究
  • 批准号:
    339032420
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Research Grants
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了