fT为77GHz的蓝宝石衬底0.25μm栅长AlGaN/GaN高电子迁移率功率器件

在蓝宝石衬底上用MOCVD技术生长的AlGaN/GaN结构上制作出0.25μm栅长的高电子迁移率功率晶体管.0.25μm栅长的单指器件测到峰值跨导为250mS/mm,特征频率为77GHz.功率器件的最大电流密度达到1.07A/mm.8GHz频率下在片测试80×10μm栅宽器件的输出功率为27.04dBm,同时功率附加效率达到26.5%.     

等离子体刻蚀凹栅槽影响AlGaN/GaN HEMT栅电流的机理

对等离子体干法刻蚀形成的凹栅槽结构AlGaN/GaN HEMTs肖特基电流增加的机理进行了研究.实验表明,凹栅槽结构AIGaN/GaN HEMTs肖特基栅电流增加一个数量级以上,击穿电压有一定程度的下降.利用AFM和XPS的方法分析AlGaN表面,等离子体干法刻蚀增加了AlGaN表面粗糙度,甚至出现部分尖峰状突起,增大了栅金属与AlGaN的接触面积;另一方面,等离子体轰击使AlGaN表面出现一定量的N空位,相当于栅金属与AlGaN接触界面处出现n型掺杂层,使肖特基结的隧道效应加强,降低了肖特基势垒.由此表明,AlGaN表面粗糙度的增加以及一定量的N空位出现是引起栅电流急剧增大的根本原因.     

双平面掺杂和单平面掺杂PHEMT器件的性能比较

研制了Al0 .2 4 Ga0 .76 As/ In0 .2 2 Ga0 .78As单平面掺杂PHEMT器件(SH - PHEMT)和双平面掺杂PHEMT器件(DH- PHEMT) ,并对其特性进行了比较.由于采用了双异质结、双平面掺杂的设计,DH- PHEMT能将载流子更好地限制在沟道中,得到更大的二维电子气浓度和更均匀的二维电子气分布,这些都有利于提高器件的性能.因此,DH- PHEMT器件具有更好的线性度,在较大的栅压范围内具有高的跨导和更大的电流驱动能力.这说明DH-PHEMT器件更加适用于高线性度应用的微波功率器件.     

钝化前表面预处理对AlGaN/GaN HEMTs性能的影响

提出一种新的钝化技术--采用盐酸和氢氟酸混合预处理溶液(HF:HCI:H2O=1:4:20)对AIGaN/GaNHEMTs进行表面预处理后冉淀积Si3N4钝化,研究了新型钝化技术对AlGaN/GaN HEMTs性能的影响并分析其机理.与用常规方法钝化的器件相比,经过表面顶处理再钝化,成功地抑制了 AIGaN/GaN HEMTs肖特基特性的恶化,有效地增强抑制电流崩塌效应的能力,将GaN基HEMTs的输出功率密度提高到5.2W/mm,并展现良好的电学可靠性.通过X射线光电子谱(XPS)检测预处理前后的AIGaN表面,观察到经过预处理后的AIGaN表面氧元素的含量大幅度下降.表面氧元素的含量下降,能有效地降低表面态密度和表面电荷陷阱密度,被认为是提高AIGaN/GaN HEMTs性能的主要原因.     

Load-pull measurement analysis of AlGaN/GaN HEMT taking into account number of gate fingers

This paper investigates load-pull measurement of AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) at different numbers of gate fingers. Scalable small-signal models are extracted to analyze the relationship between each model''s parameters and the number of device''s gate fingers. The simulated S-parameters from the small-signal models are compared with the reflection coefficients measured from the load-pull measurement system at X-band frequencies of 8.8 and 10.4 GHz. The dependency between the number of device''s gate fingers and load-pull characterization is presented.     

0.1μmT型栅PHEMT器件

通过电子束和接触式曝光相结合的混合曝光方法 ,并利用复合胶结构 ,一次电子束曝光制作出具有 T型栅的 PHEMT器件 ,并对 0 .1μm栅长 PHEMT器件的整套工艺及器件性能进行了研究 .形成了一整套具有新特点的PHEMT器件制作工艺 ,获得了良好的器件性能 (ft=93.97GHz;gm=6 90 m S/mm ) .     

AlGaN/GaN非凹槽混合阳极SBD射频性能及建模

基于大功率微波输能的需求,制备了新型AlGaN/GaN非凹槽混合阳极肖特基势垒二极管(SBD).对新型结构的器件进行了小信号建模,可用于微波输能电路设计.通过开路、短路去嵌结构法从小信号S参数中提取了器件的寄生电容、电感和电阻,结合去嵌后的S参数与直流I-V、C-V特性曲线提取了器件的本征参数.综合寄生和本征参数建立了器件的小信号模型,将模型仿真结果与器件的实测结果进行了对比,同时引入误差因子评估了模型的准确度.结果表明,在0.1～10GHz内,回波损耗相对误差小于4.1％,插入损耗相对误差小于3.7％,验证了所提出模型的可行性和准确性.     

氧等离子体表面处理对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的影响

采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,研究了氧等离子体表面处理对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触电阻的影响。利用能量色散X射线光谱仪、光致发光谱和原子力显微镜以及电学测试设备对处理前后样品进行表征分析。结果表明,在最佳的氧等离子体处理条件(ICP功率250 W,射频功率60 W,压强0.8 Pa,氧气流量30 cm³/min,时间5 min)下,欧姆接触电阻为0.41Ω·mm,比参照样品接触电阻降低了约69%。分析认为经过氧等离子体处理后,在近表面处产生了一定数量的N空位缺陷,这些N空位表现为浅能级施主掺杂,有利于欧姆接触的形成。通过采用氧等离子体表面处理工艺制备的AlGaN/GaN HEMT,在+2 V的栅极偏压下获得了0.77 A/mm的最大漏极饱和电流。     

Ar离子注入边缘终端准垂直GaN肖特基势垒二极管

为了研究离子注入边缘终端对准垂直GaN肖特基势垒二极管性能的影响,对器件进行了二维模拟仿真,分析了终端区域尺寸对肖特基结边缘处峰值电场及正向特性的影响,得到了宽度5μm、厚度200 nm的最优终端区域尺寸.基于工艺仿真软件设计了Ar离子注入工艺参数,依次以30keV、5.0×1013 cm-2,60 keV、1.5×1014cm-2和 140 keV、4.5×1014cm-2的注入能量和注入剂量进行多次注入,形成了Ar离子终端结构.采用Ar离子注入终端的GaN二极管的反向击穿电压从73 V提高到146 V,同时注入前后器件正向特性变化不大.结果表明,采用优化尺寸参数的终端结构能够有效降低肖特基结边缘处的峰值电场强度,从而提高器件的反向击穿电压.     

输出功率密度为2.23W/mm的X波段AlGaN/GaN功率HEMT器件

MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备出具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/GaN HEMT材料.高迁移率GaN外延层的室温迁移率达741cm2/(V·s),相应背景电子浓度为1.52×1016cm-3;非有意掺杂高阻GaN缓冲层的室温电阻率超过108Ω·cm,相应的方块电阻超过1012Ω/□.50mm HEMT外延片平均方块电阻为440.9Ω/□,方块电阻均匀性优于96％.用此材料研制出了0.2μm栅长的X波段HEMT功率器件,40μm栅宽的器件跨导达到250mS/mm,特征频率fT为77GHz;0.8mm栅宽的器件电流密度达到1.07A/mm,8GHz时连续波输出功率为1.78W,相应功率密度为2.23W/mm,线性功率增益为13.3dB.