Advanced search
1 file | 25.70 MB Add to list

Physics and reliability of (semi-)vertical gallium-nitride power transistors

(2025)
Author
Promoter
(UGent) and (UGent)
Organization
Abstract
Galliumnitride (GaN) is een topmateriaal in de halfgeleiderindustrie voor het maken van efficiënte vermogenselektronica, vooral voor componenten tot 650V. In het afgelopen decennium heeft GaN aangetoond dat het lagere weerstand en hogere schakelsnelheden kan bereiken in vergelijking met silicium. Hoewel siliciumcarbide componenten verder gevorderd zijn en hogere spanningen aankunnen, wordt verwacht dat GaN efficiënter en sneller is. Onderzoekers werken eraan om de spanningscapaciteit van GaN te verhogen tot 1,2kV, wat gunstig zou zijn voor toepassingen zoals elektrische voertuigen en omvormers. Verticale transistorarchitecturen zijn veelbelovend omdat ze een hoge spanning behouden zonder de componentgrootte te vergroten, in tegenstelling tot de huidige laterale architecturen. Een veelbelovend ontwerp is de trench gate MOSFET, die gemakkelijker te maken is. Uitdagingen zijn onder meer het groeien van dikke lagen op grote substraten, het activeren van bepaalde dopanten en het vinden van geschikte isolatiematerialen (vooral voor de poortelektrode). Dit onderzoek slaagde erin om dikke lagen op grote substraten te laten groeien en manieren te vinden om de activatie van dopanten en isolatie te verbeteren. Dit doctoraatsonderzoek behandelde ook problemen met het contact maken met bepaalde lagen en het beschermen van zwakke plekken in de component. Over het geheel genomen identificeerde dit werk vijf grote uitdagingen bij de ontwikkeling van verticale GaN-transistors en stelde oplossingen voor die ook andere GaN-componenten ten goede kunnen komen.

Downloads

  • (...).pdf
    • full text (Published version)
    • |
    • UGent only (changes to open access on 2030-05-16)
    • |
    • PDF
    • |
    • 25.70 MB

Citation

Please use this url to cite or link to this publication:

MLA
Gonçalez Filho, Walter. Physics and Reliability of (Semi-)Vertical Gallium-Nitride Power Transistors. Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture, 2025.
APA
Gonçalez Filho, W. (2025). Physics and reliability of (semi-)vertical gallium-nitride power transistors. Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture, Ghent, Belgium.
Chicago author-date
Gonçalez Filho, Walter. 2025. “Physics and Reliability of (Semi-)Vertical Gallium-Nitride Power Transistors.” Ghent, Belgium: Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture.
Chicago author-date (all authors)
Gonçalez Filho, Walter. 2025. “Physics and Reliability of (Semi-)Vertical Gallium-Nitride Power Transistors.” Ghent, Belgium: Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture.
Vancouver
1.
Gonçalez Filho W. Physics and reliability of (semi-)vertical gallium-nitride power transistors. [Ghent, Belgium]: Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture; 2025.
IEEE
[1]
W. Gonçalez Filho, “Physics and reliability of (semi-)vertical gallium-nitride power transistors,” Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture, Ghent, Belgium, 2025.
@phdthesis{01JWB1H32W7HD55RWGSCFVF7EE,
  abstract     = {{Galliumnitride (GaN) is een topmateriaal in de halfgeleiderindustrie voor het maken van efficiënte vermogenselektronica, vooral voor componenten tot 650V. In het afgelopen decennium heeft GaN aangetoond dat het lagere weerstand en hogere schakelsnelheden kan bereiken in vergelijking met silicium. Hoewel siliciumcarbide componenten verder gevorderd zijn en hogere spanningen aankunnen, wordt verwacht dat GaN efficiënter en sneller is.
Onderzoekers werken eraan om de spanningscapaciteit van GaN te verhogen tot 1,2kV, wat gunstig zou zijn voor toepassingen zoals elektrische voertuigen en omvormers. Verticale transistorarchitecturen zijn veelbelovend omdat ze een hoge spanning behouden zonder de componentgrootte te vergroten, in tegenstelling tot de huidige laterale architecturen.
Een veelbelovend ontwerp is de trench gate MOSFET, die gemakkelijker te maken is. Uitdagingen zijn onder meer het groeien van dikke lagen op grote substraten, het activeren van bepaalde dopanten en het vinden van geschikte isolatiematerialen (vooral voor de poortelektrode). Dit onderzoek slaagde erin om dikke lagen op grote substraten te laten groeien en manieren te vinden om de activatie van dopanten en isolatie te verbeteren.
Dit doctoraatsonderzoek behandelde ook problemen met het contact maken met bepaalde lagen en het beschermen van zwakke plekken in de component. Over het geheel genomen identificeerde dit werk vijf grote uitdagingen bij de ontwikkeling van verticale GaN-transistors en stelde oplossingen voor die ook andere GaN-componenten ten goede kunnen komen.}},
  author       = {{Gonçalez Filho, Walter}},
  isbn         = {{9789463559812}},
  language     = {{eng}},
  pages        = {{var. p.}},
  publisher    = {{Ghent University. Faculty of Engineering and Architecture}},
  school       = {{Ghent University}},
  title        = {{Physics and reliability of (semi-)vertical gallium-nitride power transistors}},
  year         = {{2025}},
}