About / Advertise
Kiselkarbid och galliumnitrid är två material med liknande egenskaper. Och båda har potential att skapa än mer energieffektiva lösningar framöver. Fast när spänningen kryper över flera kilovolt är det kiselkarbid som gäller.
Både kiselkarbid och galliumnitrid är extremt hårda material som klarar högre temperaturer, spänningar och frekvenser än vanligt kisel. De är också intressanta ur ett energisparperspektiv, då de i rätt sammanhang är mycket effektiva. 
– Materialen har liknade egenskaper, men också stora skillnader. Det går exempelvis inte att göra högspända bipolära komponenter i galliumnitrid och i krafttillämpningar där spänningen når upp mot 5 kV blir förlusterna annars för höga. Då är det bara kiselkarbid som fungerar, säger Erik Janzén, professor i halvledarmaterial vid Linköpings universitet. Erik Janzén påpekar dock att det pågår utvecklingsarbete med syfte att skapa galliumnitridkomponenter som klarar klart högre spänningar än idag.
– Man kan tänka sig att det i framtiden kommer att gå att göra GaN-komponenter som klarar 2kV. Idag finns det komponenter som klarar runt 600 V men de är inte riktigt stabila, säger han.
Ytterligare ett argument för att kiselkarbid drar längsta strået i krafttillämpningar är att materialet leder värme bättre än galliumnitrid.
– För hybridfordon och liknande krafttillämpningar är det kiselkarbid som gäller. Jag tror inte att nitriderna kommer ifatt där eftersom de ligger långt efter och inte har några uppenbara fördelar.
Erik Janzéns forskningsarbete inkluderar både kiselkarbid och galliumnitrid. Han har bland annat varit med och utvecklat basen till den SiC-teknik som substrattillverkaren Norstel använder idag. Och i SiC-labbet i Linköping utvecklar man just nu en teknik för att odla epitaxi snabbare och bättre. Här kan forskarna odla 100 µm per timme, medan man i kommersiell drift idag klarar i 5 µm per timme.
– Men vi utvecklar även teknik för att odla rena GaN-substrat. Idag finns det inte, utan substraten är odlade på exempelvis safir eller kiselkarbid. Vi kan odla ganska tjocka GaN-skikt. Fast ännu är det långt ifrån industrialisering.
Han påpekar att det går att köpa rena GaN-substrat som tjockfilm, men de är odlade på safir som tagits bort.
– Galliumnitrid har fördelar i optiska och högfrekvenstillämpningar. För exempelvis vita lysdioder är det istället galliumnitrid av olika legeringar som har bäst framtidsutsikter. Nitrid-dioder är runt en faktor 100 gånger mer effektiva än kiselkarbid, säger Erik Janzén.
Läs även: Svensk industrin lockas av kiselkarbid
