86.5GHz下输出功率257mW的 W波段GaN MMIC放大器

我们报道了一个三级W波段GaN MMIC功率放大器。考虑到W波段MMIC的耦合效应,所有的匹配电路和偏置电路都是先进行电路仿真以后,再用3D电磁场仿真软件进行系统的仿真。此MMIC功率放大器在频率为86.5GHz下输出功率能达到257mW,相应的功率附加效率(PAE)为5.4%,相应的功率增益为6.1dB。功率密度为459 mW/mm。另外,此MMIC功率放大器在83 GHz到90 GHz带宽下有100mW以上的输出功率。以上特性都是在漏极电压为12V时测试得到。     

ICPCVD-SiN_x对GaN/AlGaN基紫外探测器的钝化效果的研究

采用ICPCVD-SiNx薄膜对GaN/A1GaN基紫外探测器进行钝化,从薄膜绝缘特性、钝化效果两方面,对ICPCVD-SiNx、磁控溅射-SiOx、PECVD-SiOx和PECVD-SiNx四种钝化膜进行对比.制作了钝化膜/GaN MIS器件,通过测试MIS器件漏电流密度和薄膜击穿电场的大小表征薄膜绝缘性能,结果表明ICPCVD-SiNx对应的MIS器件的漏电特性最好,外加偏压为100 V时,其漏电流密度保持在1×10-7 A/cm2以下,薄膜击穿电场大于3.3 MV/cm.采用不同钝化方法制作了p-i-n型AlGaN基紫外探测器,通过计算钝化前后器件暗电流的变化,表征不同钝化方法的钝化效果.结果表明ICPCVD-SiNx钝化的器件,其暗电流比其他钝化方法的器件小近两个数量级,在-5V偏压下暗电流密度为7.52 A/cm2.     

微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展

综述了近几年微波、毫米波氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与单片微波集成电路(MMIC)在高效率、宽频带、高功率和先进热管理等方面的应用创新进展.介绍了基于GaN HEMT器件所具有的高功率密度和高击穿电压,采用波形工程原理设计的各类开关模式的高效率功率放大器,以及基于GaN HEMT器件的高功率密度、高阻抗的特点与先进的宽带拓扑电路和功率合成技术相结合的宽频带和高功率放大器.详细介绍了微波高端和毫米波段的高效率、宽频带和高功率放大器,多功能电路和多功能集成的GaN MMIC.最后阐述了由于GaN HEMT的功率密度是其他半导体器件的数倍,其先进热管理的创新研究也成为热点.     

Ku波段宽带氮化镓功率放大器MMIC

基于0.25μm栅长GaN HEMT工艺,采用三级放大拓扑结构设计了一款Ku波段GaN功率放大器.放大器设计从建立大信号模型出发,输出匹配网络和级间匹配网络均采用电抗匹配减小电路的损耗,从而提高整体放大器的功率效率.测试结果表明,该放大器在14.6~18GHz频带内,小信号增益30dB,脉冲饱和输出功率达15W,功率附加效率(PAE)大于32%;在14.8GHz频点处,放大器的峰值功率达19.5W,PAE达39%.该结果表明GaN MMIC具有高频高功率高效率的优势,具有广阔的应用前景.     

面向高速应用的GaN基HEMT器件

工作在毫米波、亚毫米波频段的固态功率放大器可广泛应用于无线通信、汽车雷达等电子系统。氮化物材料具备禁带宽度大、电子速度高等特点,使得GaN 基HEM T 器件成为面向高频器件和高速数字电路等高速应用的理想候选器件。但是为实现更佳的器件指标,仍需要进行多层次的设计和优化。重点讨论了面向高速应用的GaN 基器件所面临的挑战,如载流子限域性、电子速度以及在等比例缩小规律下的导通电阻等问题。分析表明,这些问题的解决将使GaN 基器件在高速、高频等领域得到广泛应用。     

玻璃衬底上制备GaN薄膜的研究进展

近年来,GaN基发光二极管(LED)的发展异常迅速,以玻璃为衬底的LED具有成本低、可大面积化生产等优点而引起了国内外许多科研机构的广泛研究兴趣.但由于普通玻璃较低的软化温度(500～ 600℃)以及与GaN之间存在较大的晶格失配问题,一直阻碍其发展.重点综述了玻璃衬底上生长GaN薄膜的方法以及改善外延层晶体质量的技术.分别介绍了两种在普通玻璃上生长GaN的方法,即低温生长和局部加热生长,同时详述了采用缓冲层和横向外延过生长(ELO)技术对外延GaN晶体质量的影响.对局部加热、ELO等技术在玻璃衬底LED方面的应用进行了分析和预测,认为以玻璃为衬底的LED终会取得快速地发展.     

p型InGaN/GaN超晶格N面GaN基LED的光电特性

随着氮(N)面GaN材料生长技术的发展,基于N面GaN衬底的高亮度发光二极管(LED)的研究具有重要的科学意义.研究了具有高发光功率的N面GaN基蓝光LED的新型结构设计,通过在N面LED的电子阻挡层和多量子阱有源层之间插入p型InGaN/GaN超晶格来提高有源层中的载流子注入效率.为了对比N面GaN基LED优异的器件性能,同时设计了具有相同结构的Ga面LED.通过对两种LED结构的电致发光特性、有源层中能带图、电场和载流子浓度分布进行比较可以发现,N面LED在输出功率和载流子注入效率上比Ga面LED有明显的提升,从而表明N面GaN基LED具有潜在的应用前景.     

不同Ⅴ/Ⅲ族元素比对m面GaN薄膜性能的影响?

采用分子束外延( MBE)方法在蓝宝石衬底上外延生长m面GaN薄膜。利用原子力显微镜( AFM)、扫描电子显微镜( SEM)分析薄膜表面形貌,发现Ⅴ/Ⅲ族元素比从1∶80降低到1∶90时,外延膜表面均方根粗糙度从13.08 nm降低到9.07 nm。利用光谱型椭偏仪研究m面GaN薄膜,得到了m面GaN薄膜的厚度、折射率和消光系数。拟合结果显示,GaN样品厚度和理论值一致,且Ⅴ/Ⅲ族元素比为1∶90时,所得外延膜折射率较低,透射率大。两种测试方法表明,Ⅴ/Ⅲ族元素比较小的样品晶体质量高。     

不同V/III族元素比对m面GaN薄膜性能的影响

摘要：采用分子束外延（MBE）方法在蓝宝石衬底上外延生长m面GaN薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜表面形貌,对比分析结果,发现V/III族元素比从1:80降低到1:90时,外延膜表面均方根粗糙度从13.08nm降低到9.07nm。利用光谱型椭偏仪研究m面GaN薄膜,通过物理模型建立和光谱拟合得到了m面GaN薄膜的厚度、折射率和消光系数。拟合结果显示,GaN样品厚度和理论值一致,且V/III族元素比为1:90时,所得外延膜折射率较低,透射率大。两种测试方法的结果表明,V/III族元素比较小的样品晶体质量高。     

日盲雪崩探测器滤波膜系的优化设计及器件性能的影响

利用传输矩阵法设计了空气与基本膜系之间具 有3个周期减反膜结构的日盲紫外探测器滤波膜系,并利用半导体 器件仿真软件Atlas分析集成了滤波膜系的GaN/AlGaN异质结雪崩光电探测器(APDs)的光 电性能。研究结果表明,相对 无减反射膜的滤波膜系,本文设计的膜系明显提高了光在日盲区的透过率及截止区的反射率 ,使GaN/AlGaN APDs有更 加平滑的光谱响应曲线、更大的响应度、更陡峭的响应截止边频及更好的滤波性能;同时, GaN/AlGaN APDs比传统AlGaN APDs 更有利于光生空穴的注入,使GaN/AlGaN APDs的最大光谱响应度及紫外/可见抑制比较传统的 APDs提高超过300%。