氮化鎵（GaN）功率器件憑借其高頻、高效、耐高溫等特性，成為空間電源系統(tǒng)升級的關(guān)鍵技術(shù)方向?；贏lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面2DEG工作的功率p-GaN HEMT已廣泛商用。航天抗輻照寬禁帶功率器件的應(yīng)用前景廣闊，GaN功率器件在航空航天領(lǐng)域的優(yōu)勢，現(xiàn)階段宇航電源應(yīng)用需求：功率不太大（幾千瓦到十幾千瓦）、電壓不太高（幾百伏）、能效要求高、體重要求苛刻，GaN功率器件具有高頻、高效、易集成系列性能優(yōu)勢，較容易滿足以上要求，寬禁帶GaN材料具有抗輻照材料優(yōu)勢。GaN橫向功率器件結(jié)構(gòu)有利于提升抗輻照特性，GaN器件天然具有抗總劑量能力，抗單粒子效應(yīng)具有內(nèi)在優(yōu)勢。
近日，年度國際第三代半導(dǎo)體行業(yè)盛會——第十一屆國際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十二屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS&SSLCHINA 2025）在廈門隆重召開，本屆論壇由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、中關(guān)村半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、廈門大學(xué)（XMU）共同主辦，以“鏈通全球·芯動未來”為主題，匯聚全球頂級精英，技術(shù)與產(chǎn)業(yè)并舉，全面覆蓋半導(dǎo)體照明和第三代半導(dǎo)體及相關(guān)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c、技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)趨勢。
期間，在“氮化鎵功率電子器件技術(shù)”分論壇上，南京大學(xué)副研究員周峰做了“面向空間電源應(yīng)用的高性能氮化鎵功率器件研究”的主題報告，分享了最新研究成果。當(dāng)前，南京大學(xué)已開展面向航天應(yīng)用的GaN功率器件設(shè)計與流片。逐漸建立GaN功率器件設(shè)計與流片能力，開展多輪4/6英寸流片工作，研制抗輻照GaN功率器件。團(tuán)隊在國家大科學(xué)裝置開展了大量的輻照實驗。團(tuán)隊自研的GaN功率器件在哈工大、中國工程物理研究院、散裂中子源等單位中開展了大量的實驗研究，在單粒子、總劑量等輻照效應(yīng)方面積累了豐富的實驗數(shù)據(jù)，并與國內(nèi)輻照單位在寬禁帶研究方面建立聯(lián)系。抗輻照加固設(shè)計寬禁帶GaN功率器件，研制的國際首支650V等級抗輻照GaN功率器件以及單粒子效應(yīng)成果在頂級會議IEDM和ISPSD上受到關(guān)注。
報告指出，重離子加速器輻照實驗裝置及測試，亟需發(fā)展能夠與重離子實驗互補，可以定位輻照損傷、開展動/靜態(tài)結(jié)合和統(tǒng)計性數(shù)據(jù)分析。GaN HEMT主要受到單粒子輻照效應(yīng)影響，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)宇航用GaN器件需要突破的難題。脈沖激光輻照可以用于模擬單粒子輻照電荷過程，成為輻照研究重要的研究手段。硅基器件/電路輻照研究中廣泛應(yīng)用脈沖激光輻照技術(shù)，中國、美國、法國、俄羅斯等國內(nèi)外多個團(tuán)隊開展硅基脈沖激光輻照實驗研究，如邏輯電路、功率電路等。適用于寬禁帶半導(dǎo)體的紫外脈沖激光輻照實驗技術(shù)，脈沖激光輻照試驗方法已被列入國家標(biāo)準(zhǔn)，重點需要解決吸收機(jī)理、等效性研究、脈沖激光特性等方面難題。
研究通過在國家多個大科學(xué)裝置中相繼開展重離子、質(zhì)子、伽馬射線等輻照實驗，結(jié)合自主搭建的大氣環(huán)境下紫外脈沖激光誘導(dǎo)單粒子效應(yīng)實驗平臺，研究了p-GaN HEMT、MIS-HEMT、Diodes等多種類型器件的輻照特性，首次實現(xiàn)了＞500V抗輻照加固GaN HEMT器件，評估了p-GaN HEMT在輻照、功率開關(guān)工況下的能量轉(zhuǎn)換效率，并基于在6英寸工藝平臺上積累的工程化流片經(jīng)驗，開展了抗輻照材料與器件的加固設(shè)計、實驗驗證以及未來思路探索。這些研究期望能夠推進(jìn)GaN基功率電子器件在航天電子裝備中的實用化發(fā)展。
報告同時指出，GaN功率器件測試設(shè)備具有高頻率（千赫茲提高到兆赫茲）、高精度（信號響應(yīng)精確到納秒）、低寄生（電路寄生電感低至納亨）等需求，GaN功率器件測試設(shè)備在業(yè)界尚不成熟，多種測試設(shè)備仍需發(fā)展。
（根據(jù)現(xiàn)場資料整理，僅供參考）
