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。     

热退火对GaN阴极光电发射性能的影响

热退火不但可以减少GaN阴极样品中的各种缺陷和寄生电容，改善材料的结晶属性，而且可以改善样品的表面质 量，对提高样品的光谱响应是一种有力的手段，对GaN阴极样品进行了不同温度、不同时间的退火处理，使样品的性能得到了改善，最优条件下样品的暗电流为200ｐＡ，电阻率为1.6Ω·ｃｍ，最大光谱响应为0.19Ａ/Ｗ，依据光谱响应作为评估标准，可以得出，采用700℃热退火10min制备出的阴极具有更高的光电发射性能，从而实现了GaN光电阴极的优化制备工艺。     

基于GaN HEMT脉冲功率放大器特性的功率控制策略研究

针对国产GaN HEMT脉冲功率放大器在雷达模拟器应用中无法实现有效辐射功率6 dB内衰减控制的实际问题,分析了该类功率管的工作特性,提出了一种通过控制辐射单元数量和组合的控制策略实现雷达模拟器有效辐射功率6 dB内衰减控制的方法,并进行理论计算、仿真分析和实际测试,结果均表明在允许误差1 dB范围内,该控制策略是合理可行的。     

基于低高度平面电感的GaN-Si混合型图腾柱无桥功率因数校正器

该文提出基于低高度平面电感的GaN-Si混合型图腾柱无桥功率因数校正器(PFC),利用工频Si二极管的慢恢复特性为高频GaN开关桥臂提供反向电流通路,实现临界电流导通模式无桥PFC和高频GaN开关桥臂的软开关运行.为了实现低高度和高功率密度,提出低高度平面电感结构及其优化设计方法,通过将临界电流导通模式下的电感电流进行分解,给出高频电感磁心和绕组损耗分析模型,并据此对电感结构尺寸进行优化设计.最后制作一台开关频率为200～700kHz、400W的实验样机,验证了所提出的解决方案的可行性和有效性.     

诺贝尔物理学奖得主中村修二近期研究成果

<正>2014年10月7日,瑞典皇家科学院公布诺贝尔物理学奖得主,赤崎勇、天野浩、中村修二凭借对高亮度蓝色发光二极管(LED)的杰出贡献成功当选。中村现供职于美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校(CSB),该校称中村所开发的氮化镓(Ga N)基半导体光器件"是过去30 a半导体领域中最为突出的成果之一"。目前,中村教授正在进行的课题之一是如何合理利用Ga N结晶的非极性面和半极性面,以削弱压电电场     

CO2加氢一步制二甲醚展望

CO₂加氢制二甲醚（DME）是有潜力实现CO₂资源化利用的重要途径之一。与光、电催化相比,CO₂的非均相催化转化具有转化效率高等优点,但目前CO₂加氢一步制备DME催化剂的反应活性较低、稳定性较差。本文在简要介绍CO₂加氢一步制DME的铜基双功能催化剂、复合氧化物和氮化镓催化剂的基础上,重点总结了活性中心结构和反应机理的研究进展。对于铜基双功能催化剂,CO₂加氢经甲醇中间体合成DME,其中还原态铜（Cu⁰、Cu⁺及Cu ^δ+,0<δ<2）是其催化活性中心,且还原态铜的分散度及稳定性、固体酸的性质和酸性位分布以及两类活性中心的耦合效应是决定DME收率和催化剂稳定性的关键因素。与此相反,DME是氮化镓催化CO₂加氢的初级产物。这与铜基双功能催化剂有着本质区别,属新催化剂体系。在此基础上,文章对CO₂加氢制DME的可能研究方向进行了展望,认为“二甲醚经济”更具发展潜力。     

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.     

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.     

氮化镓纳米铅笔与纳米塔制备及优异场发射性能研究

通过化学气相沉积法,用氧化镓和氨气反应成功制备出氮化镓纳米铅笔和纳米塔。通过扫描电镜表征发现氮化镓纳米铅笔分为两个部分:底部是一个大直径的纳米线,顶部是一个小直径的纳米线;氮化镓纳米塔为层状结构。氮化镓纳米铅笔和纳米塔的形成机理是气-液-固机制。场发射性能测试显示氮化镓纳米铅笔的开启电场为2.6 V/μm,纳米塔的开启电场为4.1 V/μm,这使得它们可以用于场发射平板显示及显示装置的冷阴极电子源,它们还可以使用于设计复杂纳米电子器件。     

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.