氮化镓(GaN)原本就是被作为蓝光LED和新一代DVD用半导体激光器的材料而推进研究的。经过研发,采用GaN的高亮度蓝光LED、绿色LED和蓝光光盘用蓝紫色半导体激光器接连实现了产品化,并走向普及。基于GaN的出色特性,继发光元件之后研究人员又考虑将其用于高频元件,于是开始开发用于手机基站和雷达等的高频晶体管,也实现了实用化。为了充分利用在发光元件和高频元件的研究开发中积累的技术,研究人员从年前后开始研究GaN功率元件,大约年开始,开发竞争变得激烈起来。将碳化硅(SiC)用于功率元件的研究从年前后开始,年SiC肖特基势垒二极管(SBD)实现产品化。虽然与SiC相比,GaN功率元件的研究起步较晚,但在最近几年,将GaN功率元件投入实用的企业接连出现,最初只有美国的三家功率元件领域的大型企业——国际整流器公司(IR)、风险企业EfficientPowerConversion(EPC)和Transphorm,而到年至少增加到了5家。新增的两家企业是日本的松下和夏普。两公司均拥有采用GaN类半导体制作发光元件和高频元件的技术。作为这些技术的用途,他们很早就开始研发GaN功率元件了。
GaN的研究历史在详细介绍GaN功率元件之前,先来简单回顾一下GaN的研究历史。作为半导体材料的GaN在开发过程中遇到的障碍跟SiC一样,也是晶体生长。在研究初期,GaN体晶的合成非常困难。因此,必须使用GaN以外的基板。GaN晶体的生长利用的是氨气相法。利用该方法需要℃以上的生长温度。因此,作为在高温氨气下特性依然稳定的基板,单晶蓝宝石(Al2O3)受到