Före midsommar rapporterade SweGaN och Chalmers att de tillsammans demonstrerat högspännings GaN-kraftenheter med en hög genombrottsspänning på >1600V och låg läckström på 22nA/mm på SweGaN:s QuanFINE epitaxi. Förra veckan avslöjade Linköpings universitet (LiU) att SweGaN också tagit in 100 miljoner kronor i riskkapital.
SweGaN grundades 2014 och baserar sin teknologi på materialforskning vid Linköpings universitets institution IFM där företagets produktion fortfarande sker. Företaget tillverkar tredje generationens halvledarmaterial där galliumnitrid (GaN) läggs i ett mycket tunt lager på wafers i kiselkarbid (SiC) genom epitaxi.
Tar in riskkapital
Enligt LiU gjordes den första såddinvesteraringen i SweGaN av LiU Invest som en del av universitetets innovationsstöd för att hjälpa forskare att kommersialisera sina uppfinningar. De 100 miljoner kronor som nu förs in i verksamheten kommer från befintliga ägare, det amerikanska bolaget Atlantic Bridge och det svenska företaget Stoaf, Stockholms affärsänglar AB. Pengarna kommer att användas till att bygga en ny produktionsläggning, öka omsättningen kraftigt och anställa ny personal.
Demonstrerar högspända kraftenheter
Samarbete med Chalmers
Chalmers tekniska högskola och SweGaN, som tillverkar skräddarsydda GaN-on-SiC epitaxialwafers för enheter som används inom telekom, satellit, försvar och kraftelektronik, meddelade i juni att de fått in en publikation i Electron Device Letters som visar nya toppmoderna resultat av högspännings GaN-kraftenheter som möjliggörs av Chalmers MIS-HEMT-teknologi och SweGaN:s QuanFINE bufferfree GaN-på-SiC-material.
Bland nyckelfynden identifierar forskarna QuanFINE epiwafers som en mycket konkurrenskraftig kandidat för kraftenheter med höga spänningar såsom för 1200V-applikationer, förutom dess för närvarande starka dragkraft på RF-marknaden.
– Med utmärkta resultat som etablerar den robusta förmågan hos vårt material förväntar vi oss att det kommer att finnas växande möjligheter för SweGaN i denna era av elfordon, där kraftenheterna är avgörande för fordonets prestanda. Vi för för närvarande diskussioner med tidiga användare av GaN kraftenhetsföretag för att lansera högspänningslösningar som drar nytta av GaNs verkliga fördelar, säger Dr Jr-Tai Chen, teknikchef hos SweGaN.
Publicerat i IEEE Electron Device Letters
Forskarna har publicerat ett papper i IEEE Electron Device Letters: High Voltage and Low Leakage GaN-on-SiC MISHEMTs on a “Buffer-Free Heterostructure
Författarna är Björn Hult, Mattias Thorsell och Niklas Rorsman vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg och Jr-Tai Chen vid SweGaN AB i Linköping.
Exempel på höjdpunkter från sammanfattningen av artikeln:
Prestandan hos en ny ”bufferfree” GaN-on-SiC MIS-HEMTs för kraftswitchapplikationer visas. Dessutom visas högspänningsdrift med exceptionellt låga gate- och drain-läckströmmar och ett specifikt påslagsmotstånd på 3,61 mΩ⋅cm2 och en genomslagsspänning på 1622 V vid en drainström på 22 nA/mm.
– SweGaN har utvecklat mycket robusta och innovativa GaN-on-SiC-material, säger Prof. Niklas Rorsman vid Chalmers tekniska högskola. Vi samarbetar gärna kontinuerligt med SweGaN för att bedriva gemensam forskning och utveckling. Samarbetet har varit mycket framgångsrikt för att utveckla III-nitridmaterial och enheter.
Betydelsen för GaN högspänningsmarknaden
Enligt forskarna så visar resultaten från samarbetet mellan SweGaN och Chalmers på den betydande potentialen hos SweGaN:s QuanFINE-epitaxi för högspännings GaN-kraftenheter som används i applikationer där både prestanda och tillförlitlighet hos enheterna är strikt nödvändiga, till exempel inbyggda laddare och spänningsomvandlare för elbilar.
GaN-kraftenheter som finns tillgängliga på marknaden har begränsats till att klassas till spänningar på upp till 650V, på grund av GaN-materialkvaliteten och Si-substrat med låg genombrottsspänning.
Ett specifikt påslagsmotstånd (on-resistance) på 3,61 mΩ·cm2, en off-state genombrottsspänning på över 1600 V för MIS-HEMTs vid en drain-släckström på 22 nA/mm, plus en vertikal genombrottsspänning på mer än 3000 V har uppnåtts. (Se figur 4)
I det här arbetet demonstrerade vi nya toppmoderna prestanda när det gäller on-resistans och genombrottsspänning för GaN-kraftenheterna tillverkade på våra bufferfree GaN-on-SiC-material med en total epilagertjocklek som är ungefär 20 gånger tunnare än kommersiella GaN-on-Si-epiwafers. (Se bild 5), skriver forskarna i ett pressmeddelande.
– Samarbetet mellan Chalmers och SweGaN har varit framgångsrikt i ett flertal forskningsprojekt. Att utnyttja den kombinerade expertisen från materialnivå till enhetsnivå är nyckeln bakom denna prestation, som också kommer att ytterligare stärka SweGaN:s långsiktiga marknadsstrategi och produktinnovation – och ge betydande fördelar för vår globala kundbas, säger Jonas Nilsson, vd för SweGaN.
