Nature Electronics-面向硅和宽禁带电力电子的多维器件结构

这篇综述文章系统的阐述了传统1-D器件的局限，梳理了近期基于多维结构的硅、碳化硅、氮化镓功率器件性能，指出这些结构的使用让器件性能超过了材料本身的理论极限。随后，文章展开讨论了超结、多沟道、FinFET/trigate等多维结构的应用及相关器件物理。之后，文章创新性地讨论了多维结构的性能极限、品质因数(figure of merit)以及scaling law，并指出多维结构使得功率器件可以像CMOS一样通过scaling获得性能的不断提升。最后，文章简单回顾了相关的多维结构在射频器件中的应用。

这篇文章为功率器件的发展路线图提供了一个全新的视角，有望推动基于硅、第三代、第四代半导体的功率器件的进一步发展。

图1 . 多维结构可以打破传统1D器件的power capacity和开关频率的trade-off.

表1. 基于多维结构和1D结构功率器件的性能极限, scaling 参数以及材料品质因数(figure-of-merit).

Yuhao Zhang现在是美国弗吉尼亚理工大学电力电子研究中心(Center for Power Electronics Systems, CPES)助理教授，并领导该中心的器件和功率半导体研究。该中心由Fred Lee创立，现得到超过80家公司的资助，拥有电力电子领域基于高校的最大的产业联盟之一。Yuhao Zhang于2013年和2017年在麻省理工学院分别获得硕士及博士学位，并于2011年在北京大学物理系获得本科学位。Yuhao Zhang获得2017年麻省理工学院Microsystems Technology Laboratories最佳博士论文奖、2019年IEEE George Smith Award (IEEE EDL年度最佳论文奖)、2020年和2021年IEDM Conference Highlight荣誉、2021年美国National Science Foundation CAREER奖、2021年弗吉尼亚理工优秀助理教授奖、2022年弗吉尼亚理工Faculty Fellow奖。其博士生获得2021 APEC最佳报告奖、2021 IEEE Power Electronics Society最佳博士论文报告奖等奖项。