f_(max)为30.8GHz的超薄Al_2O_3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件(英文)

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaNMOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为 3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

fmax为30.8GHz的超薄Al2O3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为 3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

fmax为30.8GHz的超薄Al2O3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为+3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

GaN/AlGaN量子阱紫外-红外双色集成光电探测器

本文设计了一种P型的GaN/AlGaN量子阱紫外-红外双色集成光电探测器结构,该结构工作在室温、零偏压下。先使用SilvacoTCAD软件对其进行光学特性仿真得到其光谱响应曲线;再对设计结构进行实物生长和表征分析;接着对其进行分光光度计测试;最后完成光电探测器器件的制备和光谱响应测试发现制备的器件在253.7nm光波段下的光谱响应值达到8.47mA/W,在可见光波段具备“日盲”特性,在780nm处有一响应值,约为0.013mA/W,而后随着光波长的增加,光响应减弱,与光学仿真结果趋势基本一致。     

Comparative studies of normally-off Al0.26Ga0.74N/AlN/GaN/Si high electron mobility transistors with different gate structures

Systematic designs to achieve normally-off operation and improved device performance for Al_0.26Ga_0.74N/AlN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown on a Si substrate are investigated in this work. The step-by-step approach includes: (1) devising a thin AlGaN/AlN composite barrier, (2) introducing fluoride ions within the active region by using CF₄ plasma treatment, (3) growing the Al₂O₃ oxide passivation layers within gate-drain/source regions by using a cost-effective ozone water oxidization technique, and (4) integrating a metal-oxide-semiconductor gate (MOS-gate) design with high-k Al₂O₃ gate dielectric. Devices with four different evolutionary gate structures have been compared and studied. Variations of threshold voltage (V_th), Hooge coefficients (α_H), maximum drain-source current density (I_{DS, max}), maximum extrinsic transconductance (g_{m, max}), gate-voltage swing (GVS) linearity, two-terminal gate-drain breakdown/turn-on voltages (BV_GD/V_on), on/off current ratio (I_on/I_off), and high-temperature characteristics up to 450 K are also investigated.     

GaN基HEMT微加速度计的压阻系数测试

介绍了GaN基HEMT微加速度计结构的设计、加工及测试过程,并对结果做出了分析。通过喇曼测试与ANSYS仿真软件相结合的方式进行应力测试分析,利用安捷伦4156C测试仪对GaN基HEMT进行不同应力状态及不同温度下IDS-VDS特性测试,并通过相关测试数据计算分析GaN基HEMT的压阻系数及其变化规律。结果表明:常温下GaN基HEMT的等效压阻系数为(2.47±0.04)×10-9Pa-1,高于Si的压阻系数(7.23±3.62)×10-10Pa-1。同时测试了HEMT在-40~50℃的输出特性,实验结果表明,HEMT饱和源漏电流随着温度的升高而下降。压阻系数具有负温度系数,且压阻系数随着温度的升高以226TPa-1/℃的速率减小。     

表面态对AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的影响

基于静电学分析,得出表面态是电子的一个重要来源.基于这一分析,可以解释已发表的关于二维电子气(2DEC)的大量数据.例如,2DEG密度随着AlGaN层厚度、Al组分的变化的原因.当A10.3Ga0.7N/GaN结构中生长一层5 nm厚的GaN冒层时,2DEG浓度由1.47×1013cm-2减少到1.20×1013cm-2,减少是由于表面类施主态离化减少.由于充分厚的GaN冒层导致GaN/AlGaN/GaN上界面形成二维空穴气(2DHG),所以在超出特定的冒层厚度时2DEG浓度达到饱和.     

宽带GaN单片功率放大器研究

基于GaN HEMT器件在微波功率方面的优越性能,设计并实现了宽带GaN单片功率放大器.简述了AlGaN/GaN异质结构的优势以及现状,同时结合热分析的方法给出了所选GaN HEMT器件的基本尺寸和性能,并采用ICCAP提取了合适的大信号模型,通过器件性能优选拓扑结构,最终运用宽带匹配的方法并结合较先进的仿真软件设计了一款GaN宽带单片功率放大器.测试结果表明,单片放大器脉冲工作方式下在2～7 GHz频带内,小信号增益G＞18 dB,输入回损＜-10 dB,脉冲饱和输出功率Po＞5 W,功率增益GP＞15 dB,典型功率附加效率25%(测试条件为脉宽100μs,占空比10%).GaN HEMT器件具有较高的功率密度和良好的宽带特点.     

AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管解析模型

基于电荷控制理论,考虑到极化效应和寄生漏源电阻的影响,建立了能精确模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性和小信号参数的解析模型.计算表明,自发极化和压电极化的综合作用对器件特性影响尤为显著,2V栅压下,栅长为1μm的Al_0.2Ga_0.8N/GaN HEMT获得的最大漏电流为1370mA/mm;降低寄生源漏电阻可以获得更高的饱和电流、跨导和截至频率.模拟结果同已有的测试结果较为吻合,该模型具有物理概念明确且算法简单的优点,适于微波器件结构和电路设计.     

Analytical modeling of flicker and thermal noise in n-channel DG FinFETs

A compact physics-based thermal and flicker noise model has been developed for n-channel Double Gate FinFETs with varying structural parameters. The effects of mobility degradation due to velocity saturation, carrier heating and channel length modulation have been incorporated for an accurate modeling of noise. The mobility fluctuations dependent on the inversion carrier density have been considered and a characteristic of the flicker noise different from that of Bulk MOSFETs was observed. This has been validated by the experimental results. Based on the proposed thermal and flicker noise model, a compact expression of the corner frequency has been derived and the effects of the structural parameters such as the length and the thickness of the channel have been analyzed. Finally, the model has been applied for p-channel devices and noise behavior in accordance with experimental data has been obtained.     

AlGaN/GaN HEMT器件工艺的研究进展

首先论述了Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波大功率领域的应用优势和潜力;其次,介绍并分析了影响Al GaN/GaN HEMT性能的主要参数,分析表明要提高Al-GaN/GaN HEMT的频率和功率性能,需改善寄生电阻、电容、栅长和击穿电压等参数。然后,着重从材料结构和器件工艺的角度阐述了近年来Al GaN/GaN HEMT的研究进展,详细归纳了目前主要的材料生长和器件制作工艺,可以看出基本的工艺思路是尽量提高材料二维电子气的浓度和材料对二维电子气的限制能力的同时减小器件的寄生电容和电阻,增强栅极对沟道的控制能力。另外,根据具体情况调节栅长及沟道电场。最后,简要探讨了Al GaN/GaN HEMT还存在的问题以及面临的挑战。     

微波功率AlGaN/GaN HEMT的研究进展

文章论述了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波功率领域应用的优势,详细介绍了微波功率AlGaN/GaN HEMT的工艺进展以及器件的直流和频率特性,评述了其最新进展及今后发展方向.     

AlGaN/GaN HEMT势垒层厚度影响的模拟及优化

完成了对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的结构设计及器件物理特性的验证等工作.使用TCAD软件完成了该器件直流特性及微波特性等性能的模拟.建立该器件的极化效应模型是本项研究的重点.完成了对异质结条件下诸多模型参数的筛选及修正,得到了符合理论的模拟结果.器件特性的验证与优化基于势垒层厚度h的变化展开,研究...     

AlGaN/GaN HEMT中电场分布的ATLAS模拟

用Silvaco的ATLAS软件模拟了栅场板参数对AlGaN/GaN HEMT中电场分布的影响.模拟结果表明,场板的加入改变了器件中电势的分布情况,降低了栅边缘处的电场峰值,改善了器件的击穿特性;场板长度(LFP,length of field plate)、场板与势垒层间的介质层厚度t等对电场的分布影响很大.随着LFP的增大、t的减小,栅边缘处的电场峰值Epeak1明显下降,对提高器件的耐压非常有利.通过对相同器件结构处于不同漏压下的情况进行模拟,发现当器件处于高压下时,场板的分压作用更加明显,说明场板结构更适合于制备用作电力开关器件的高击穿电压AlGaN/GaN HEMT.     

LDO低输出噪声的分析与优化设计

为了降低一款LDO芯片的输出噪声,对LDO的噪声特性进行分析,根据其噪声特点,提出了三种降低LDO输出噪声的方法,分别是改变LDO的电路结构,对带隙基准进行滤波,设计低噪声带隙基准。在综合考虑芯片的面积和功耗后,采用第三种方法对一款LDO芯片输出噪声进行优化,设计了一个低噪声带隙基准（Bandgap reference）,在TSMC0.35μm工艺下仿真表明,10Hz到100kHz之间的集成输出噪声（Integrated output noise）从原来的808μV,降低到280μV。采用低噪声带隙基准可以有效的降低LDO芯片的输出噪声。     

一个8 GHz基于AlGaN/GaN HEMT的内匹配电路

论述了一个在8 GHz下基于AlGaN/GaN HEMT功率放大器HMIC的设计、制备与测试.该电路包含了1个10×100 μm的AlGaN/GaN HEMT和输入输出匹配电路.在偏置条件为VDS=40 V、IDS=0.16 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到36.5 dBm(4.5 W),PAE为60%,线性增益10 dB;在偏置条件为VDS=30 V、IDS=0.19 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到35.6 dBm(3.6 W),PAE为47%,线性增益9 dB.     

Ka波段AlGaN/GaN HEMT栅结构仿真研究

为了研究适合Ka波段AlGaN/GaN HEMT的栅结构尺寸,借助二维器件仿真软件Silvaco Atlas,在完善仿真模型的基础上研究了Γ型栅各部分对AlGaN/GaN HEMT特性的影响,包括栅长与短沟道效应的关系、栅与沟道距离对短沟道效应和饱和漏电流的影响,以及栅金属厚度对fmax,栅场板对fT、fmax和内部电场的影响。根据典型器件结构和材料参数的仿真表明,为了提高频率并减轻短沟道效应,栅长应取0.15～0.25μm;减小栅与沟道的距离可略微改善短沟道效应,但会明显降低器件的饱和漏电流,综合考虑栅调制能力、饱和漏电流、短沟道效应三个方面,栅与沟道距离应取10～20nm;为了提高fmax,栅金属厚度应大于0.4μm;缩小栅场板长度可有效提高器件的频率,兼顾Ka波段应用和提高击穿电压,栅场板长度应在0.3～0.4μm左右。仿真得出的器件性能随结构参数的变化趋势以及尺寸数据对于Ka波段AlGaN/GaN HEMT的研究具有参考意义。     

X波段大栅宽高输出功率AlGaN/GaN HEMT的研究

利用MOCVD技术研制了国产SiC衬底的GaN HEMT外延材料,方块电阻小于260 Ω/□,迁移率最大值达到2 130 cm2V-1s-1,方块电阻和迁移率不均匀性小于3%,采用新的器件栅结构和高应力SiN钝化技术,降低了大栅宽器件栅泄漏电流,提高了工作电压.研制的总栅宽为25.3 mm的四胞内匹配器件X波段输出功率达到141.25 W,线性增益大于12 dB,PAE达到41.4%.