GaN HEMTs是5G时代不可或缺的电子设备
在日本，主要用于手机的5G移动通信已于2020年春季在部分地区开始商用。5G移动通信具有高速、大容量、低延迟、同时连接等特点，预计将极大地改变我们的日常生活和社会。5G通信需要能够高速处理电信号、高输出、低功耗的晶体管(即电子设备)。住友电气集团很快就开始研究新的电子设备，考虑到电信的未来。该公司重点研究了一种材料性能优于传统硅的氮化镓(GaN)材料，并将GaN与高电子迁移率晶体管(HEMTs)相结合，开发出了具有高速和高输出的GaN HEMTs。2007年，住友电机集团推出了用于3G基站的GaN hemt。GaN hemt在市场上得到了高度评价，并已发展成为4G和5G产品。ATRC对这一演变做出了重大贡献。
在生产操作中发生的工艺损坏
ATRC横滨分析部高级助理经理Saito Yoshihiro Saito自加入公司以来，已从事设备开发16年。雷电竞app官方他一直充分利用自己的经验从事各种分析活动。质量参差不齐是制造设备的问题之一。随着设备经过许多步骤，它们的特性会略有变化。GaN hemt的制造过程可以简单地解释为:使用外延(单晶在同一晶体方向生长的现象)技术在衬底上生长GaN和氮化铝镓(AlGaN)单晶，最后一步附着电极。
“我们的任务之一是调查质量参差不齐的原因。在制造过程中，一些步骤会对用作材料的氮化镓造成损坏。我们的任务是调查损失。例如，我们评估和识别了GaN(氮(N)和镓(Ga)的化合物)的各种类型的损伤，如成分的差异，GaN表面的氧化，杂质的污染，以及晶体结构的缺陷。这种损伤会导致GaN hemt预期提供的特性恶化。因此，有必要探究其原因。根据分析结果，制造现场优化工艺条件，进行改善，提高质量。分析技术还有助于提高产品性能的开发活动。住友电束线已经安装在佐贺县多寿市的九州同步加速器光研究中心，它在原子水平上分析材料方面非常有用，有助于我们与竞争对手区分开来。”
同步辐射和发光
-建立各种分析技术
齐藤提到的同步辐射是由大规模加速器产生的一种强度极高的人工光束。当高速电子的路径被磁铁弯曲时，就会发射出强大的短波电磁波(x射线)。用这些x射线照射材料会导致材料释放出各种信号。通过研究这些信号，可以在原子水平上分析材料的结构和特性。在同步辐射实验设施中，使用比小型设备强1万~ 1亿倍的高强度x射线，可以进行深度分析。”住友电气集团在兵库县SPring-8的公共波束线上开始了同步加速器分析活动，这是世界上最大的同步加速器辐射设施之一。然后，它在九州同步加速器研究中心安装了自己的光束线。这些波束线自2016年11月开始运行，以满足包括设备在内的各种分析需求。横滨分析部的米村拓美在加入公司后曾有一段时间从事同步辐射分析工作。雷电竞app官方目前，Yonemura正在研究一种被称为光致发光的分析技术，以更有效地利用同步辐射。
“在光致发光中，一种物质或材料用激光束照射来观察光子，这些光子是在受激电子返回基态时产生的。产生的光子很容易受到物质中缺陷和杂质的影响。因此，对所获得的发射光谱进行深入分析可以获得关于物质中缺陷和杂质的信息。这是评价GaN hemt工艺损伤的技术之一。基于光致发光产生的缺陷信息，我们利用同步辐射和扫描透射电镜来确定缺陷并找出它是如何影响产品特性的。在开发分析和分析技术时，重要的是与制造团队密切合作，以便在未来几年发现产品问题，引入解决问题所需的新分析技术，并提前开发分析技术。我相信，这些努力有助于确保制造业务的高质量。”
研发和制造成员与ATRC之间的强有力合作
GaN hemt由住友电气设备创新公司开发和制造。Saito和Yonemura与住友电气设备创新公司的工程人员密切合作。质量保证部的西山伸弥是工程人员之一。西山负责验证，评估，并确保产品的质量，除了那些将在未来商业化。
“在多年的运营中，我们已经获得了很多关于GaN hemt的发现，所以我们认为它们是成熟的产品。然而，在这个由许多步骤组成的过程中，出现了一些缺陷和问题。ATRC在我们需要处理问题时给予我们保证。我们与客户保持了强有力的信任关系，这在很大程度上要归功于ATRC。为了响应市场的支持，我们一直在迅速增加产量。我们的目标是加强与ATRC的合作，以销售高性能和高质量的GaN hemt，”西山说。
目前，GaN hemt需要进一步的芯片收缩来应对5G高频频段。它还需要实现比以前更高的产量。要保持市场竞争力，就必须保证较高的批量生产率和成本优势。ATRC在GaN hemt的进一步发展中发挥着关键作用。
