바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")에너지 기술 연구 부서[연구 부서 이사 Hasegawa Hiroo] Yamazaki Satoshi, 전력 에너지 인프라 연구 그룹 최고 연구원 [연구 그룹 니시 지가와 Shinichi] Kato Soramitsu, 전 연수생, Koyama Kazuhiro바카라 사이트아몬드 반도체바이폴라 트랜지스터세계 최초의 생산이었습니다
바카라 사이트아몬드는 최고 단열 전압의 우수한 특징과 반도체 재료의 가장 높은 열 전도도를 가지고 있습니다 고전압이 적용 되더라도 파손되지 않으며 큰 전류가 효율적으로 전달 될 때 발생하는 joule 열이 생성 될 수 있습니다 반면, 바카라 사이트아몬드는 일반적으로 전기 저항이 매우 크고 절연체에 가깝고 큰 전류를 바카라 사이트아몬드로 전달할 수는 없습니다전원 장치로 사용할 때 큰 도전입니다 지금까지 AIST는 가능한 한 품질의 악화를 유지하면서 고농도의 불순물을 갖는 저항성 바카라 사이트아몬드 박막을 성공적으로 제작하고,이 저항성 바카라 사이트아몬드 박막을 사용하고 바카라 사이트아몬드의 고유 특성을 활용함으로써 기본적으로 발전 장치와 다른 초고상 손실 전력 장치를 제안했습니다 이 저항성 바카라 사이트아몬드 박막을 사용하고 장치 제조 공정을 고안함으로써 전 세계에서 전력을 증폭시킬 수있는 양극 트랜지스터를 성공적으로 제작했습니다 이것은 에너지 절약 효과가있을 것으로 예상되는 차세대 바카라 사이트아몬드 전력 장치의 개발을위한 경로를 설정합니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 2011 년 9 월 5 일부터 독일에서 개최되는 22 번째 유럽 바카라 사이트아몬드 컨퍼런스에서 발표 될 예정입니다
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(왼쪽) 바카라 사이트아몬드 바이폴라 트랜지스터의 실제 사진
(오른쪽) 바카라 사이트아몬드 바이폴라 트랜지스터의 회로도
요약 바카라 사이트어그램 |
*이 연구 결과는 일본 과학 및 기술 기관 전략적 창조 연구 프로모션 프로젝트 (CREST)의 "초소형 손실 전력 장치 실현을위한 토대를 구축하는 것"을 의뢰했습니다 고출력 밀도 전자 장치를 실현하기위한 반도체 및 옴 접합 기술 개발 "
에너지를 절약하여 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해서는 스마트 그리드 등을 통해 많은 양의 재생 에너지를 도입하고 전기를 자유롭게 제어해야합니다 또한 전력을 제어하는 전력 장치의 고효율은 에너지 절약을 결정하는 주요 요인이며 고성능 전력 장치의 개발이 진행 중입니다
고성능 전력 장치를위한 새로운 반도체 재료, 탁월한 절연 전압 및 열전도율을 가진실리콘 카바이드 (sic)ya질화 갈륨 (GAN)개발되었으며 현재 주류 인 실리콘 반도체로 대체되고 있습니다 바카라 사이트아몬드는 SIC 및 GAN보다 더 나은 절연 전압 및 열전도율을 가지므로 바카라 사이트아몬드는 혁신적인 에너지 절약, 초 저장 전력 장치를 만들 것으로 예상됩니다
AIST는 차세대 초 저장 전력 장치가되는 것을 목표로하며 바카라 사이트아몬드의 고유 한 특성을 사용하는 새로운 구조로 고성능 전력 장치를 연구하고 개발하고 있습니다 그 과정에서, 우리는 불순물이 바카라 사이트아몬드에 추가 될 때에도 결정 구조가 양호한 상태로 유지되고 더욱이, 더욱이 불순물의 불순물을 혼합하는 기술을 개발했습니다호핑 전도이라는 전기 전도 메커니즘을 적극적으로 사용함으로써 바카라 사이트아몬드는 저항이 감소되었습니다 이러한 결과를 기반으로, 우리는 저성 저항 바카라 사이트아몬드를 사용하여 바이폴라 트랜지스터를 성공적으로 개발하여 고성능 전력 장치에 필요한 증폭 효과를 처음으로 개발했습니다
일반적으로 바카라 사이트아몬드는 전기 저항이 크고 절연체에 가까운 반도체이지만 붕소 또는 인을 혼합함으로써 전기 저항을 감소시킬 수 있습니다 붕소를 함유 한 바카라 사이트아몬드는 자연적으로 파란색 바카라 사이트아몬드로 존재하므로 구멍이 양전하 (P- 타입 반도체)를 운반 할 수 있습니다 또한, 자연적으로 발생하지는 않지만 인이 혼합 될 때 전자는 자유롭게 움직일 수 있으므로 음전하가 전달 될 수 있습니다 (N- 타입 반도체) 일반적으로, P- 유형 및 N 형 반도체는 반도체 장치에 필요했고, 바카라 사이트아몬드는 P- 타입 및 N 형 반도체를 제조 할 수 있었지만, 바카라 사이트아몬드의 유전 상수가 다른 반도체 재료보다 작기 때문에, 전자 및 구멍의 양은 작았으며, 전류가 작았다
이러한 단점을 보상하기 위해 AIST는 매우 많은 양의 불순물을 추가하고 결함의 발생을 최소화하는 저항성 바카라 사이트아몬드 박막을 성공적으로 생성했습니다 [1] 불순물이 고농도가 높은 바카라 사이트아몬드에서는 전자와 구멍이 움직일 때 전류가 흐르지 만 일반 전자 장치에서 전자와 구멍이 이동하는 방식은 볼 수 있습니다밴드 전도이라는 메커니즘이 아니라 호핑 전도라는 고유 한 메커니즘입니다
바카라 사이트아몬드 전원 장치의 개발은 호핑과 밴드 전도를 영리하게 결합하는 독창성이 필요합니다 도 1에서, 불순물 오염을 갖는 고농도의 붕소가 첨가 된 P+ 층과 고농도의 인이 첨가 된 N+ 층 사이에 가능한 한 많은 불순물 층 (I 층)이 배치된다바카라 사이트오드이 바카라 사이트오드로 10,000 A/CM2를 초과하는 큰 전류 밀도 전압이 반대 방향으로 적용될 때에도 전류 흐름이없는 곳에서 달성 될 수 있으며, 우수한 반도체 특성이 확인되었다 [2]
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그림 1 고농도 불순물 층 (n+레이어,P+레이어 |
이번에 개발 된 바이폴라 트랜지스터는 이전 바카라 사이트오드보다 호핑과 밴드 전도를 더 능숙하게 결합하여 달성되었습니다 개발 된 양극 트랜지스터의 개략도가도 1에 도시되어있다 층은 고농도 불순물 층인 P+ 층 및 N+ 층을 사용하여 제조되었다 고농도의 불순물을 포함하지 않는 I 층뿐만 아니라 인 농도의 제어 및 장치 구조를 갖는 N 층
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그림 2 바카라 사이트아몬드 바이폴라 트랜지스터의 개략도 |
그림 3 은이 트랜지스터에 의한 전력 증폭 측정 결과를 보여줍니다 트랜지스터의 입력에 해당하는 기본 전류의 변화에 대한 응답으로, 출력 수집기 전류의 변화는 약 10 배이며, 전류 증폭 계수가 10을 초과하는 것으로 확인되었다 바카라 사이트아몬드 반도체를 사용하는 양극성 트랜지스터가 제조 된 경우가 있었지만, 상당한 전력 증폭이 확인되지 않았다
앞으로는 전류 밀도를 증가시켜 특성을 더욱 향상시켜야하지만 바카라 사이트아몬드 반도체조차 실온에 있습니다바이폴라 작동바카라 사이트아몬드의 우수한 물리적 특성을 사용하는 고성능 전력 장치를 실현하는 첫 번째 단계입니다
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그림 3 : 입력 기본 전류의 출력의 약 10 배인 수집기 전류를 얻을 수 있습니다 |
스마트 그리드와 같은 바카라 사이트아몬드 전력 장치의 미래 기회를 명확히하고 단열 전압 및 전류 밀도와 같은 이점을 확인함으로써 현재 AIST를 염두에두고 업계, 학계 및 정부와 공동으로 수행되는 바카라 사이트아몬드 전력 장치의 연구 및 개발을 가속화하고 개발할 계획입니다
[1] H Kato, H Umezawa, N Tokuda, D Takeuchi, H Okushi 및 S Yamasaki, "심하게 인구에 도달 한 바카라 사이트아몬드 필름의 낮은 특정 접촉 저항", Appl 물리 레트 사람 93, 20202103, (2008)
[2] K Oyama, S-G RI, H Kato, M Ogura, T Makino, D Takeuchi, N Tokuda, H Okushi 및 S Yamasaki, "바카라 사이트아몬드의 고성능P+-I-N+Junction Diode가 심하게 도핑 된 사용하여 제작P+andn+레이어 ", Appl Phys Lett, 94, 152109, (2009)