200V增强型氮化镓（eGaN）功率晶体管

EPC2010是第二代eGaN场效应晶体管（FET）系列产品中的新成员,它具有更高的性能,不仅环保、不含铅,而且符合RoHS（有害物质限制）指令。EPC2010功率晶体管是一款200VDS器件,最大RDs（ON）值为25mΩ,栅极施加电压是5V。这种eGaN FET与第一代EPC1010 eGaN器件相比具有明显的性能优势。     

低损伤ICP刻蚀技术提高GaN LED出光效率

首先分析了在制作GaN基LED时,采用干法刻蚀技术会对材料的表面和量子阱有源区造成损伤,影响了GaN基LED的内量子效率。针对这个问题,研究实验采用感应耦合等离子反应刻蚀(ICP-RIE)技术,分别选择了氯气/三氯化硼(Cl2/BCl3)气体体系和氯气/氩气(Cl2/Ar)气体体系,通过优化射频功率、ICP功率、气体流量以及相应的真空度,得到了良好的刻蚀端面,对于材料造成的损伤较低,得到更好的I-V特性。实验结果表明,采用低损伤的偏压功率刻蚀后制作的LED器件,出光功率提升一倍以上,同时采用Cl2/Ar气体体系,改善了器件的I-V特性,有效提高了LED的出光效率。     

插入n-AlGaN/GaN超晶格改善GaN基LED的droop效应

在GaN基LED的n-GaN和InGaN/GaN发光区之间插入n-AlGaN/GaN超晶格来改善其droop效应。注入电流低于100mA时,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED的流明效率低于没有插入层的LED。注入电流高于100mA时,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED的流明效率高于没有插入层的LED。插入n-AlGaN/GaN超晶格后,GaN基LED在-5V的反向电压下,漏电由2.568029μA减少到0.070543μA。人体模式下,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED在2000V的静电电压下的通过率从60%提高到了90%。LED droop效应的改善是因为n-AlGaN/GaN超晶格过滤了穿透位错并改善了电流扩展能力。     

高能效功率电子技术领域的新进展

从1957年第一只晶闸管的诞生开始,功率电子技术以相当迅猛的速度发展。近年来又取得了长足的进展,产生极佳的经济及社会效益。从美国节能经济委员会(American Council for an Energy-Efficient Economy,ACEEE)出版的一份报告可以看到,到2030年,受益于采用半导体技术而获得的更高能效,可以使美国的经济规模扩大70%以上,与此同时,使用的电能却将减少11%。作为高能效功率电子技术领域的领先     

蓝宝石图形衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN

在图形化衬底上以AlN作为缓冲层生长高质量的GaN薄膜,国内相关的报道较少。通过引入两步缓冲层生长方法,在蓝宝石图形衬底上生长基于AlN缓冲层的高质量GaN薄膜,利用低温AlN层生长时内部的缺陷,选择性进行腐蚀,形成衬底与外延层界面间的侧向倒斜角,提高光萃取效率;同时在其上继续生长高温AlN,为后续GaN薄膜提供高质量模板。从外延角度出发,以表面形貌及其上生长的GaN薄膜的晶体质量为衡量依据,优化了低温AlN缓冲层以及高温AlN缓冲层的生长参数,优化后LED样品在20 mA测试电流下的光输出功率较参考样品提升了4%。     

AlGaN/AlN/GaN HEMT结构2DEG的光致发光谱

AlGaN/GaN HEMT结构材料主要用于研制微电子器件,对其发光性质的研究相对较少。通过对AlGaN/GaN HEMT结构材料的光致发光谱(PL)研究,观测到了AlGaN势垒层中Al组分为40%的AlGaN/AlN/GaN结构中二维电子气(2DEG)光致发光及其能级分裂现象。在4.5 K低温下,其2DEG发光峰在GaN带边峰能量以下30和40 meV处分裂成两个峰位,直至温度持续升高至40 K后消失。根据GaN价带顶部在单轴晶格场和自旋-轨道耦合共同作用下的能级分裂理论,因自旋-轨道耦合引起的2DEG发光峰两个分裂能级差约为10 meV,与实验测得的结果一致,因此实验观测到的2DEG发光峰的分裂现象是由于氮化镓价带能级的自旋-轨道耦合而形成的。     

高亮度LED步进投影光刻机及其量产应用

图形化蓝宝石衬底(PSS)工艺在改善GaN晶体外延生长质量以及提升LED器件发光提取效率方面作用显著,并被LED行业大量采用。针对高亮度LED量产线大量采用二手投影光刻机制备PSS衬底所面临的焦深不足、垂向控制容易离焦,以及运动台拼接精度不足等问题导致的PSS良率仅有70%~80%的现象,有针对性地在新研制的高亮度LED光刻机中采用最佳线宽/焦深选择技术、无缝拼接技术、Mapping垂向控制技术,使PSS的制造良率达到95%以上,极大地降低了PSS制造返工成本。同时,针对芯片细电极曝光需求,采用精密机器视觉对准技术,实现了芯片电极层1μm线宽下200 nm套刻精度。     

X波段GaN五位数字移相器MMIC的设计

采用0.5μm GaN HEMT工艺设计了X波段五位数字移相器的单片微波集成电路(MMIC),描述了移相器的设计过程,并进行了版图电磁仿真。该移相器采用高低通滤波器型网络和加载线型结构。利用电路匹配技术设计移相器电路的开关结构,将GaN器件的插入损耗从14 dB降至1 dB。版图仿真结果表明,在9.2 GHz~10.2 GHz频带范围内,均方根移相误差小于3.5°,插入损耗典型值为17.4 dB,回波损耗小于-12 dB,版图尺寸为5.0 mm×4.7 mm。     

基于氮化镓的导模共振滤波器仿真分析

根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出了针对C波段、基于半导体材料氮化镓的亚波长导模共振滤波器结构及设计方法。详细探讨了在强调制光栅的高占空比作用下,光栅周期和入射波角度对滤波器反射谱共振波长的影响。在保持滤波效果为高衍射率(共振波长峰值反射率达到99.5%以上)、低旁带和窄线宽的条件下,利用其对入射波角度的敏感性,结合仿真数值提出了一种通过 MEMS(微机电系统)平面反射镜调谐入射角角度(0~4.07°),从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为36 nm),实现峰值半宽高低于0.8 nm的C波段可调滤波器。