阴极发光设备（SEM-CL）在GaN功率电子方面的应用

       对燃油经济性的日益重视要求车辆动力系统电气化，并由新动力的使用提供支持专用于汽车应用的半导体器件。目前的电动汽车系统完全依赖于硅基材料电源，但硅功率器件正迅速接近成熟，其性能有限，这对解决所有电力推进系统提出了新的要求，包括大电流(200至600 A)、高电压(100至600 V)和低损耗功率半导体开关。此外，硅的进一步增强是增量的，而花费的成本却越来越不合算。

图一：样品:GaN/Al0.25Ga0.75N/Al0.5 Ga0.5N/ Al0.8Ga0.2N/AlN/Si为GaN 

       与现在的系统相比，下一代电动汽车需要改变游戏规则:电源需体现出更高效率和差异化的系统级优势。因此，新电子需要材料和器件结构。氮化镓(GaN)开关预计具有100x优于硅基器件的性能优势，由于其优异的材料性能，如：高电子迁移率，高击穿场，高电子速度。GaN外延生长的最新进展技术允许制造GaN-on-Si高品质、低成本、大晶圆尺寸的晶圆。

      由于其与大批量硅晶圆厂的兼容性，GaN-on-Si技术平台可以大规模生产体积大且性能优越的硅晶圆而减小成本，使这项技术真正改变了游戏规则并用于汽车领域。阴极发光是其中半导体物理中使用的关键技术。它能够提供III-V薄膜材料的空间表征分辨率从而开辟出广阔的研究领域。

       Attolight CL系统，由于它的创新配置，可以应用在以上半导体物理研究中并提供以下优势:1、高视场，可量化穿线位错缺陷(TDD)的表面缺陷映射。2、高光谱制图与采集速度兼容良好的空间分辨率，导致完整的结构表征在抛光截面上。3、高度稳定的冷冻阶段允许高分辨率测量在10k时给出缺陷的空间分布信息例如，监测材料掺杂。

图二：在同一植入样品上获得SIMS剖面。CL检测到的缺陷区域深度与SIMS剖面检测到的深度相匹配。