GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

GaN基HEMT器件的优化设计北大核心CSCD

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

GaN基HEMT器件的优化设计

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

贯穿位错对铝镓氮/氮化镓光学及电子器件性能的影响

氮化镓薄膜在蓝宝石、碳化硅和单晶硅等衬底上的异质生长会不可避免的产生高密度的(贯穿)位错(high-density threading dislocation)。本文首先介绍常见的刃型和螺型位错及其表征手段,随之结合国际上的学术研究案例,展开讨论了位错对于氮化镓基器件(如LED和HEMT)的光学性能(非辐射复合)以及电学性能(电荷散射及陷阱能级)的影响机制。     

质子辐照对场板AlGaN／GaN HEMT器件电特性的影响

分别采用3MeV和10MeV的质子对GaN基HEMT（High Electron Mobility Transistor）器件进行辐照。实验发现：低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,高注量辐照引起了HEMT器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果。通过分析发现辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度降低是上述器件退化的主要原因。此外基于实验结果,采用辐射感生受主缺陷退化模型仿真并计算了HEMT器件主要参数随受主浓度的退化规律,仿真结果与实验结果有较好的一致性。本文实验结果也表明场板结构和SiN钝化层有效地阻止了电子陷落在表面态中,屏蔽了绝大部分的辐照损伤,是很有效的辐射加固手段。     

HEMT器件质子辐射效应仿真

GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件具有抗高频、耐高温、大功率、抗辐射等特性,在核反应堆、宇宙探测等辐射环境中具有广阔的应用前景。借助SRIM软件仿真1.8 MeV质子辐射对不同AlGaN势垒层纵向尺寸下的常规耗尽型器件内部产生空位密度的影响,并观察空位密度随深度的变化规律。在最优AlGaN势垒层厚度条件下,通过仿真对比5种不同栅氧层材料的MIS-HEMT器件,发现氮化铝(AlN)栅氧层材料具有相对较好的抗辐射效果。     

60Co-γ射线辐射对AlGaN/GaN HEMT器件直流特性的影响

采用1.25Mev 60Co γ射线辐射源对钝化前后的AlGaN/GaN HEMT器件进行了1Mrad(Si)的总剂量辐射,实验发现：1Mrad总剂量辐射后未钝化器件的饱和漏电流和最大跨导分别下降了15%和9.1%,而且正向和反向栅电流明显增加,但是阈值电压几乎没有发生变化。相反的,同样的累积剂量下,钝化器件的饱和漏电流和最大跨导却基本没变。通过对钝化前后器件的不同辐射反应以及C-V测试的分析表明,栅-源和栅-漏间隔区辐射感生表面态负电荷的产生是低剂量下AlGaN/GaN HEMT器件电特性退化的主要原因,同时也说明钝化可以有效地抑制60Co γ辐射感生表面态电荷,它是一种有效的加固手段。     

GaN HEMT器件的电流崩塌效应分析

研究了氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的温度特性,分析了自热效应造成GaN HEMT的电流崩塌现象。提出了一种图形化衬底技术来降低器件温度。在缓冲层与衬底界面设置与缓冲层同材料的梯形微阱,在势垒层与钝化层界面设置无掺杂和低Al组分的AlGaN矩形微阱。结果表明,与无微阱结构器件相比,新型有微阱结构器件的温度峰值降低了18.148 K,电流崩塌效应改善比值达20.64%。     

化合物半导体器件与电路的研究进展

介绍了GaAs,InP和GaN等几种重要化合物半导体电子器件的特点、应用和发展前景。回顾了GaAs,InP和GaN材料的材料特性及其器件发展历程与现状。分别讨论了GaAs基HEMT由PHEMT渐变为MHEMT结构和性能的变化,GaAs基HBT在不同电路应用中器件的特性,InP基HEMT与HBT的器件结构及工作特性,GaN基HEMT与HBT的器件特性参数。总体而言,化合物半导体器件与电路在高功率和高频电子器件方面发展较快,GaAs,InP和GaN材料所制得的各种器件电路工作在不同的频率波段,其在相关领域发展潜力巨大。     

一种新型的常通型GaN HEMT器件

对新型常通型GaN HEMT器件的特性和参数进行了研究。阐述了其静态特性、动态特性及电流崩塌问题。针对其动态特性,与相近规格的Si MOSFET器件（TK2Q60D）在开通、关断时间与栅源电压的关系方面进行了对比,探讨了常通型GaN HEMT器件在不同输入电压和不同开关频率下的电流崩塌现象,并采用Boost电路,对常通型GaN HEMT器件和Si MOSFET器件的最高工作频率能力进行了对比。实验结果表明,常通型GaN HEMT器件具有更高的工作频率,且工作频率的升高不影响电流崩塌现象。     

GaN HEMT电力电子器件技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构,并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述,并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。     

GaN HEMT栅驱动技术研究进展

GaN HEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高效、高频功率转换领域中有着广泛的应用前景。栅驱动芯片对于GaN HEMT器件应用起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT器件特性和驱动要求,对其栅驱动芯片的典型架构和每种芯片架构各自的关键实现技术研究现状进行了综述。同时介绍了GaN基单片集成功率IC的发展状况,对栅驱动芯片的实现技术进行了总结。     

GaN HEMT器件封装技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其宽禁带材料的独特性能,相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势,在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。但GaN HEMT器件的高功率密度和高频工作特性,给器件封装带来了极大挑战,要使其出色性能得以充分发挥,其封装结构、材料、工艺等起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT及其组成的功率模块的典型封装结构,并对国内外在寄生电感、热管理等封装关键技术问题的研究现状,以及高导热二维材料石墨烯在GaN HEMT器件热管理中的应用进行了综述。     

GaN单片功率集成电路研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件具有工作频率高、导通损耗小等优点,已经开始广泛应用在多种高频、高效功率转换器中,而拥有更高集成度的全GaN单片集成电路可进一步提高基于GaN HEMT器件功率变换器的性能。介绍了不同类型的全GaN集成工艺平台以及GaN功能子电路的研究进展,并对全GaN单片集成功率IC的研究现状进行了综述。     

GaN HEMT器件热特性的电学测试法

基于JEDEC颁布的结到壳热阻瞬态热测试界面法,对测试GaN HEMT器件热特性的电学法进行了研究.通过合理的测试电路设计,有效解决了GaN HEMT器件电学法测试中的栅极保护问题和自激问题,实现了GaN HEMT器件的界面热阻测量.根据测得的热阻-热容结构函数曲线可知,GaN HEMT器件结到壳热阻主要由金锡焊接工艺和管壳热特性决定.结合结构函数分析,对金锡焊接部分热阻和管壳热阻进行排序可剔除有工艺缺陷的器件.与红外热成像法的结温测试结果进行对比分析,证实了电学法测试结果的准确性.     

氮化物半导体电子器件的若干研究进展

近年来,氮化物半导体电子器件和材料研究有了重大的进展。在国家自然科学基金资助下,西安电子科技大学、北京大学和中科院微电子所完成了国家自然科学基金重点项目《GaN宽禁带微电子材料和器件重大基础问题研究》。致力于通过氮化物电子材料和器件的基础物理机理研究提高GaN电子材料的结晶质量和电学性能、发展新结构GaN异质结材料研究,获得高性能的GaN HEMT微波功率器件。本文主要介绍该项目在GaN微波功率HEMT和新型高k栅介质MOS-HEMT、InAlN/GaN材料的生长和物性缺陷分析以及HEMT器件研制、GaN异质结的量子输运和自旋性质研究以及GaN材料高场输运性质和耿氏器件等几个方面取得的研究进展。     

Progress in Group Ⅲ nitride semiconductor electronic devices

Recently there has been a rapid domestic development in groupⅢnitride semiconductor electronic materials and devices.This paper reviews the important progress in GaN-based wide bandgap microelectronic materials and devices in the Key Program of the National Natural Science Foundation of China,which focuses on the research of the fundamental physical mechanisms of group III nitride semiconductor electronic materials and devices with the aim to enhance the crystal quality and electric performance of GaN-based electronic materials, develop new GaN heterostructures,and eventually achieve high performance GaN microwave power devices.Some remarkable progresses achieved in the program will be introduced,including those in GaN high electron mobility transistors(HEMTs) and metal-oxide-semiconductor high electron mobility transistors(MOSHEMTs) with novel high-k gate insulators,and material growth,defect analysis and material properties of InAlN/GaN heterostructures and HEMT fabrication,and quantum transport and spintronic properties of GaN-based heterostructures,and highelectric -field electron transport properties of GaN material and GaN Gunn devices used in terahertz sources.     

RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为1035cm2/(V·s),二维电子气浓度为1.0×1013cm-2,77K迁移率为2653cm2/(V·s),二维电子气浓度为9.6×1012cm-2的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm)的室温非本征跨导为186mS/mm,最大漏极饱和电流密度为925mA/mm,特征频率为18.8GHz.