阳极退火对Co阳极准垂直结构GaN基肖特基二极管性能影响

在蓝宝石衬底上制备了不同阳极叉指宽度的钴（Co）阳极准垂直结构氮化镓肖特基势垒二极管（GaN Schottky barrier diode, GaN SBD）,在此基础上分别进行300、350、400℃阳极退火。实验结果显示较小的阳极叉指宽度有利于实现较低的比导通电阻,在300℃退火后,阳极界面态密度降低,金属半接触均匀性增加,器件的开启电压和比导通电阻分别降低12.1%和13.2%,阳极界面态密度降低,反向3 V下的漏电流密度降低近一个数量级,击穿电压从89 V提高到97 V;随着退火温度的上升,器件肖特基特性逐渐减弱。综合结果表明300℃阳极退火能够有效改善Co阳极GaN SBD的性能。     

一种新型鳍状栅极LDMOS功率器件的设计

本文设计了一种具有新型鳍状栅极结构的LDMOS功率开关器件(FG-LDMOS),该器件在导电沟道处纵向刻蚀一组浅沟槽,再经热氧化后填充作为场板的多晶硅。鳍状栅极结构在不改变器件尺寸情况下,增大了沟道的有效宽度,增强了场板效应。通过Silvaco TCAD仿真验证,结果表明FG-LDMOS较传统LDMOS具有更好的电学特性,如击穿电压提高了25％达到100 V,比导通电阻Ron.sp降低了25％至2.68 mΩ?cm2,品质因数FOM提高了94.5％到3.58 MW/cm2。此外该FG-LDMOS拥有优异的高频开关特性,其栅漏电容CGD降到了0.46×10-16 F/μm,跨导gm升至0.26 mS。     

GaN基SBD功率器件研究进展

作为第三代宽禁带半导体器件,GaN基肖特基势垒二极管(SBD)功率器件具有耐高温、耐高压和导通电阻小等优良特性,在功率器件方面具有显著的优势。概述了基于功率应用的GaN SBD功率器件的研究进展。根据器件结构,介绍了基于材料特性的GaN SBD和基于AlGaN/GaN异质结界面特性的GaN异质结SBD。根据器件结构对开启电压的影响,对不同阳极结构器件进行了详细的介绍。阐述了不同的肖特基金属的电学特性和热稳定性。分析了表面处理,包括表面清洗、表面等离子体处理和表面钝化对器件漏电流的影响。介绍了终端保护技术,尤其是场板技术对击穿电压的影响。最后探讨了GaN基SBD功率器件未来的发展趋势。     

垂直氮化镓鳍式功率场效应晶体管优化设计*

主要研究了垂直氮化镓鳍式功率场效应晶体管的器件特性。利用理论计算和器件模拟,系统地设计和优化了n型氮化镓漂移层的掺杂浓度和厚度以及鳍宽度的参数,使得击穿电压和导通电阻达到最佳的折衷。经过最终优化后,当n型氮化镓漂移层的掺杂浓度、漂移层的厚度、鳍宽度分别为5×10¹⁵ cm^-3、0.2 μm时,得到高击穿电压为1 150 V、低导通电阻为1.01 mΩ∙cm²、高Baliga优值为1.31 GW/cm²。结果表明,通过本文方法优化的垂直氮化镓鳍式功率场效应晶体管可用于大功率和高压场合。     

IR成功研制GaN功率器件技术平台

International Rectifier（IR）公司日前宣布,他们已成功研制出具有革命意义的基于氮化镓（GaN）材料的新一代功率器件技术平台,该平台将为诸多领域内的关键应用提供强力支持。     

一种具有双异质结的氮化镓高压肖特基二极管

基于GaN/AlGaN/GaN-on-Si材料,研制了一种高压低功耗新型肖特基二极管(SBD).由于异质结的极化效应,在AlGaN/GaN界面会产生高浓度的二维电子气(2DEG),在GaN/AlGaN界面产生二维空穴气(2DHG).首先,在正向阻断时,随着偏压的升高,2DEG和2DHG被完全耗尽,在界面处留下固定的正/...     

一款100V的GaN HEMT功率器件及其温度特性

功率器件应用于航空航天等领域,可以起到功率转换、开关控制等作用。以GaN为代表的宽禁带半导体材料器件已逐渐地成为新型功率器件的不二选择。介绍了一款p型GaN栅的100 V GaN HEMT功率器件,给出了该器件各项参数的仿真情况、常态测试参数和三温实验数据,并给出了仿真结果与器件实测结果的对比情况。相较于25℃,在125℃环境温度下,器件阈值电压漂移-0.1 V;在-55℃环境温度下,阈值电压漂移+0.1 V;在-55～125℃全温范围内,器件击穿电压没有明显的变化,均为108 V。说明该GaN HEMT器件有较强的全温范围适应能力。     

二极管的功率损耗分析和计算

电子元器件在工作状态都存在着一定的功率损耗,二极管也不例外,尤其是功率二极管,其功率损耗更为显著。本文通过对功率二极管工作周期过程的剖析,详细阐述了二极管的功率损耗来源、组成极其详细的数学计算模型。     

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.     

GaN基板上超薄阳极氧化铝的制备

在草酸溶液中对GaN基板上超薄Al膜进行阳极氧化,结合扫描电镜对阳极氧化铝形貌进行表征,系统研究了超薄Al膜的腐蚀条件和氧化过程,以及Al膜的厚度,反应变化时间和实验难度系数之间的关系。多孔状阳极氧化铝的孔径、分布及有序度等对氧化电压、氧化时间、电解液温度和溶液浓度等参数较为敏感。通过深层次的机理分析,给出了相应的合理解释。在此基础上,优化了超薄阳极氧化铝的制备参数,提升了实验的稳定性及重复性,促进了阳极氧化铝在GaN材料和器件中的应用。     

GaN技术发展新趋势

氮化镓(GaN)是第三代半导体的典型代表,受到学术界和产业界的广泛关注,正在成为未来超越摩尔定律所依靠的重要技术之一。对于射频(RF)GaN技术,在电信和国防两大主要应用增长行业,尤其是军用领域对先进雷达和通信系统不断增加的需求,推动了RF GaN器件向更高频率、更大功率和更高可靠性发展。文章梳理了在该领域中GaN RF/微波HEMT、毫米波晶体管和单片微波集成电路(MMIC)、GaN器件空间应用可靠性和抗辐射加固等技术发展的脉络。在功率电子方面,对高效、绿色和智能化能源的需求拉动GaN功率电子、电源变换器向快速充电、高效和小型化方向发展。简述了应用于纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、工业制造、电信基础设施等场合的GaN功率器件的研发进展和商用情况。在数字计算特别是量子计算前沿,GaN是具有应用前景的技术之一。介绍了GaN计算和低温电子技术研究的几个亮点。总而言之,对GaN技术发展几大领域发展的最新趋势作了概括性描述,勾画出技术发展的粗略线条。     

一种新型C频段高效率移相GaN功率放大器

研制了一种性能优良的全固态C频段高效率移相氮化镓(GaN)功率放大器模块。介绍了该功放模块设计方案及工作原理,并给出了该功放模块技术参数实验测试结果。该模块输出功率30W,带宽10MHz,带有6位移相功能,具有C频段高频率、固态、小型化、高效率、高功率密度、高击穿电压特性,是一种目前国内外尚无类似集成设计的最新高性能氮化镓(GaN)功率放大器模块。因其功放模块输出末级采用了美国Cree公司第三代宽禁带GaN功放管优化设计,实现了固态C频段高效率功率输出。     

金属阳极厚度对OLED微腔器件性能的影响

制作了一种以Al为金属反射膜和金属半透膜的微腔有机电致发光器件(OLED)。器件结构是:Al/MoO3/NPB/ADN∶TBPe∶DCJTB/Alq3/LiF/Al。设计了五种厚度的金属Al阳极半透膜器件,Al半透膜的厚度依次为:12nm,13nm,14nm,15nm,16nm。通过调节阳极Al半透膜的厚度,改变微腔的光学长度,研究微腔效应对器件性能的影响。利用Al半透膜阳极厚度的变化,调整微腔器件的光学长度,发光效率和色纯度也随之变化。当Al半透膜为12nm时,器件在11V获得最高亮度3 381cd/m2,最高效率为2.01cd/A,色坐标为(0.33,0.39)。实验表明,合理利用微腔效应,可提高以Al为阳极器件的色纯度,并保持一定的发光效率。     

基于准垂直结构GaN肖特基二极管的S波段限幅器研究

当今高功率微波技术发展迅速,电子设备所面临的威胁巨大。GaN肖特基二极管具有较小的开启电压和较高的击穿电压,特别适用于大功率整流电路。文章介绍了一种基于准垂直结构GaN肖特基二极管整流的高功率微波限幅器。测试结果表明,该限幅器在2～4 GHz频带内,可承受脉宽10μs、占空比1%、峰值超过1000 W的功率;其小信号插损小于1 dB,输入输出驻波比小于1.5。该限幅器插损小、耐功率高,可广泛应用于接收机中以提升其可靠性。     

MBE生长的跨导为186 mS/mm的AlGaN/GaN HEMT

用分子束外延 ( MBE)技术研制出了 Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管 ( HEMT)材料 ,其室温迁移率为 10 35cm2 /V· s、二维电子气浓度为 1.0× 10 13 cm - 2 ;77K迁移率为 2 6 53cm2 /V· s、二维电子气浓度为 9.6× 10 12 cm- 2 。用此材料研制了栅长为 1μm、栅宽为 80μm、源 -漏间距为 4μm的 Al Ga N/Ga N HEMT,其室温最大非本征跨导为 186 m S/mm、最大漏极饱和电流密度为 92 5m A/mm、特征频率为 18.8GH z。另外 ,还研制了具有 2 0个栅指 (总栅宽为 2 0× 80μm =1.6 mm )的大尺寸器件 ,该器件的最大漏极饱和电流为 1.33A。     

X-Band GaN Power HEMTs with Power Density of 2.23W/mm Grown on Sapphire by MOCVD

The growth,fabrication,and characterization of 0.2μm gate-length AlGaN/GaN HEMTs, with a high mobility GaN thin layer as a channel,grown on (0001) sapphire substrates by MOCVD,are described.The unintentionally doped 2.5μm thick GaN epilayers grown with the same conditions as the GaN channel have a room temperature electron mobility of 741cm2/(V·s) at an electron concentration of 1.52e16cm-3.The resistivity of the thick GaN buffer layer is greater than 1e8Ω·cm at room temperature.The 50mm HEMT wafers grown on sapphire substrates show an average sheet resistance of 440.9Ω/□ with uniformity better than 96%.Devices of 0.2μm×40μm gate periphery exhibit a maximum extrinsic transconductance of 250mS/mm and a current gain cutoff frequency of 77GHz.The AlGaN/GaN HEMTs with 0.8mm gate width display a total output power of 1.78W (2.23W/mm) and a linear gain of 13.3dB at 8GHz.The power devices also show a saturated current density as high as 1.07A/mm at a gate bias of 0.5V.     

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.