GaN基微波半导体器件研究进展

GaN基微波器件以其优良的特性而在微波大功率方面具有应用潜力．对GaN半导体材料作了比较和讨论,说明了GaN材料在微波大功率应用方面的优势,并阐述了新型GaN基微波器件的最新进展,通过与其他微波器件的比较表明了GaN调制掺杂场效应晶体管在微波大功率应用方面所具有的明显优势．     

中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器

正中国科学院半导体研究所的研究人员研制出了新型GaN基紫外激光器,取得了我国继GaN基蓝光和绿光激光器之后的又一突破进展。GaN基紫外激光器在紫外光固化、紫外杀菌等领域具有重要的应用价值,但其制造技术难度很高。研究人员掌握了In GaN量子阱局域态调控和缺陷抑制方法,提高了发光效率;阐明了碳杂质的补偿机制,获得了高质量的p-GaN材料;优化了器件结构,减小了吸收损耗和电子泄漏;利用变程跳跃的     

第三代半导体材料生长与器件应用的研究

着重论述了以SiC和GaN为代表的第三代半导体材料的生长、器件及应用在近几年的发展情况。分析了目前常用的正在研究的几种衬底材料，介绍了制备SiC和GaN单晶的方法。分析了SiC和GaN器件工艺目前存在的问题和今后的研究方向。总结了SiC和GaN器件的研制情况，指出单晶质量是限制器件发展的主要因素。分析了SiC和GaN器件的目前应用的未来的市场前景，指出了SiC和GaN材料、器件今后的研究重点和今后的发展方向。     

基于AlGaN/GaN HEMT结构的ZnO纳米线感光栅极光电探测器

在传统的采用ZnO薄膜的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)光电探测器件中, 存在光吸收、光电转换效率低, 光电流小等诸多局限. 为改善上述问题, 基于AlGaN/GaN HEMT结构, 提出并成功制备了一种ZnO纳米线感光栅极光电探测器. 实验中首先通过水热法将ZnO纳米线成功制备到Si衬底材料及AlGaN/GaN HEMT衬底材料上, 并利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、光致发光(photo luminescence, PL)光谱仪等仪器进行了一系列测试. 结果表明, 生长在AlGaN/GaN HEMT衬底材料上的ZnO纳米线具有更低的缺陷密度、更好的结晶度和更优异的光电特性. 然后, 将ZnO纳米线成功集成到AlGaN/GaN HEMT器件的栅极上, 制备出具有ZnO纳米线感光栅极的AlGaN/GaN HEMT紫外光电探测器. 将实验中制备出的具有ZnO纳米线感光栅极的AlGaN/GaN HEMT器件与常规的AlGaN/GaN HEMT器件进行对比, 发现具有ZnO纳米线的器件在紫外波段能达到1.15×10⁴ A/W的峰值响应度, 相比常规结构的AlGaN/GaN HEMT, 峰值响应度提升约2.85倍, 并且制备的ZnO纳米线器件的响应时间和恢复时间缩短为τ_r=10 ms和τ_f=250 ms, 提高了探测器的性能.

     

GaN基蓝色LED的研究进展

介绍了GaN材料的基本特性、GaN材料适于做蓝光LED的优势以及具有典型代表意义的GaN基LED器件,讨论了该领域国际最新研究出的蓝光LED和工作原理;从其发展进程中不难看出,改变器件结构、提高材料质量或采用新型材料使GaN基蓝光LED的光谱质量和量子效率有了本质提高.同时就制备过程中的关键工艺技术(包括p型掺杂、退火温度、欧姆接触等)及国内外研究进展进行了探讨,对GaN基LED的发展方向及应用前景提出了展望.     

掺杂ZnO薄膜发光特性的研究进展

ZnO薄膜是一种Ⅱ～Ⅵ族的宽禁带半导体材料,在发光二极管和激光二极管方面极有希望取代GaN材料,成为一种全新的候选材料。通过对薄膜的掺杂,可以获得有望取代现有的氧化铟锡材料的高电导率的透明导电膜,在平板显示器、太阳能电池等光电器件中具有巨大的应用前景。     

基于金刚石的GaN基微波功率器件研究进展

金刚石在目前所知的天然物质中具有最高的热导率,在高频、大功率GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)和电路的散热方面极有应用潜力。综述化学气相沉积多晶金刚石衬底的衬底转移技术、单晶金刚石衬底的直接外延技术和纳米金刚石表面覆膜的器件工艺技术在GaN基HEMT器件中的应用研究和发展历程,并分析每种技术的优缺点。     

(11-02)r面蓝宝石生长的(112-0)a面氮化镓研究

自发极化和压电极化是氮化镓制作光电器件没有解决的问题,对非极性GaN材料的研究解决了极化现象．采用低温AlN作为缓冲层,在(11-02)r面蓝宝石和(0001)c面蓝宝石上分别生长了(112-0)非极性a面和(0001)极性c面GaN,用原子力显微镜和高分辨X射线衍射、光致发光谱比较了生长在r面蓝宝石上的a面GaN和c面蓝宝石上的c面GaN,a面GaN材料质量和c面GaN相差较大,在a面GaN上发现了三角坑的表面形貌,这和传统的c面生长的极性GaN截然不同．对a面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑缺陷的晶向．     

(1102)γ面蓝宝石生长的(1120)α面氮化镓研究

自发极化和压电极化是氮化镓制作光电器件没有解决的问题,对非极性GaN材料的研究解决了极化现象.采用低温AIN作为缓冲层,在(1102)γ面蓝宝石和(0001)с面蓝宝石上分别生长了(1120)非极性α面和(0001)极性с面GaN,用原子力显微镜和高分辨X射线衍射、光致发光谱比较了生长在γ面蓝宝石上的α面GaN和с面蓝宝石上的с面GaN,α面GaN材料质量和с面GaN相差较大,在α面GaN上发现了三角坑的表面形貌,这和传统的с面生长的极性GaN截然不同.对α面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑缺陷的晶向.     

AlGaN/GaN中二维电子气研究新进展

A1GaN／GaN异质结是氮化物微波功率器件的基本结构之一，其优越性的关键是在异质界面上形成具有高面电子密度和高迁移率的二维电子气．给出了A1GaN／GaN异质结二维电子气的面电子密度、迁移率对氮化物材料性质、异质结结构参数和温度的依赖关系，以及两者内在矛盾等方面的研究现状，指出了该领域内仍需深入研究的问题，如面电子密度的温度特性、迁移率随合金层的变化关系以及迁移率随面电子密度的变化关系等。     

电子信息

<正>国际先进的增强型氮化镓MIS-HEMT器件问世中国科学院微电子研究所等单位的研究人员在增强型氮化镓(GaN)MIS-HEMT(金属—绝缘层—半导体高电子迁移率晶体管)器件研制方面取得新进展,成功研制出了具有国际先进水平的高频增强型GaN MIS-HEMT器件。研究人员通过耐高温刻蚀掩模技术,创新性地采用高温栅槽刻蚀     

现代光电子的发展现状、特征和趋势

系统地介绍了光电子基础理论研究、光电子器件的特征、应用现状以及发展趋势.详细地介绍了几种半导体激光器、Si基光电器件与光电集成芯片的发展现状和趋势.     

GaN HEMT预充电式驱动电路设计

由于传统驱动电路难以发挥新型器件GaN HEMT的高频优势,为了提高电路工作频率,充分利用GaN HEMT特性,设计了一种适用于该器件的驱动电路。经过对比分析GaN HEMT器件和Si MOSFET器件的寄生参数和工作特性,得出GaN HEMT的特点和对驱动电路的要求;采用LTspice软件仿真,描述该驱动电路低损耗和快速性特征,实现高/低电平箝位功能;通过搭建Boost电路,实验验证预充电式驱动电路的有效性。结果表明:在频率500 kHz、输出电压75 V的工作条件下,该驱动电路与谐振式驱动电路相比损耗下降45.8%,可实现GaN HEMT器件在9 ns内开通、15 ns内关断,比独立拉灌式驱动条件下的开关速度分别提高11 ns和24 ns,更能发挥GaN HEMT高频特性,同时该电路还具有高/低电平箝位功能,提高了电路工作可靠性。     

P-GaN栅结构GaN基HEMT器件研究进展

增强型氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)是高频高功率器件与开关器件领域的研究热点，P-GaN栅技术因具备制备工艺简单、可控且工艺重复性好等优势而成为目前最常用且唯一实现商用的GaN基增强型器件制备方法。首先，概述了当前制约P-GaN栅结构GaN基HEMT器件发展的首要问题，从器件结构与器件制备工艺这2个角度，综述了其性能优化举措方面的最新研究进展。然后，通过对研究进展的分析，总结了当前研究工作面临的挑战以及解决方法。最后，对未来的发展前景、发展方向进行了展望。     

倒装芯片互连技术在光电子器件封装中的应用

分析了倒装芯片技术在光电子器件封装中应用时对基板和焊料的性能要求,在硅基板上设计和制作了用于激光芯片和光电探测器贴片的焊料凸点结构,并应用全自动贴片设备进行了贴片工艺试验.试验结果表明,倒装芯片技术可实现芯片与基板的高精度、高可靠性的互连,这种技术用于光收发器件的封装,可实现光电子器件的小型化和批量化生产,并能大大提高光收发模块的传输速率.     

倒装芯片互连技术在光电子器件封装中的应用

分析了倒装芯片技术在光电子器件封装中应用时对基板和焊料的性能要求,在硅基板上设计和制作了用于激光芯片和光电探测器贴片的焊料凸点结构,并应用全自动贴片设备进行了贴片工艺试验.试验结果表明,倒装芯片技术可实现芯片与基板的高精度、高可靠性的互连,这种技术用于光收发器件的封装,可实现光电子器件的小型化和批量化生产,并能大大提高光收发模块的传输速率.     

世界首台角分辨光电子能谱仪研制成功

中国科学院物理研究所与北京凝聚态物理国家实验室联合研制成功的“真空紫外激光角分辨光电子能谱仪”，是目前世界上首台超高能量分辨率的真空紫外激光角分辨光电子能谱仪，该能谱仪的研制成功是我国在物理仪器设备领域取得的重大进展，将在高温超导体研究及其它先进材料的电子结构研究中发挥出重要作用。     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中PCB和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,关断过程分为4个阶段对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开通、关断过程波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中印制电路板(PCB)和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,将关断过程分为4个阶段,对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开关波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

具有场板结构GaN HEMT电场分布解析模型

基于具有场板结构GaN HEMT器件物理和基本器件方程,导出了器件加场板前后表面电场分布和峰值电场解析模型。当场板长度LFP与绝缘层厚度tox最优时,GaN HEMT栅极边缘电场峰值可降低至未加场板时的22%;若保持峰值电场恒定,则其漏端电压可由没有场板时的50 V提高到加场板后的225 V,增幅高出4倍。该解析模型所导出的电场分布与国外新近发表的源于器件方程和经验公式的模拟和实验结果基本吻合,为GaN HEMT器件场板设计提供了理论依据。