fmax为100GHz的蓝宝石衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

制作了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管.0V栅压下,0.3μm栅长、100μm栅宽的器件的饱和漏电流密度为0.85A/mm,峰值跨导为225mS/mm;特征频率和最高振荡频率分别为45和100GHz;4GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.8W/mm和9.5dB,8GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.12W/mm和11.5dB.     

应用一种新T形栅版图设计方法的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

在蓝宝石衬底上制作AlGaN/GaN高电子迁移率品体管.由于使用了一种全新的T形栅电子束曝光版图,因此可以自由地改变T形栅的宽窄比(T形栅头部尺寸与栅长的比值)并优化T形栅的形状.所得的0.18μm栅长的器件,其特征频率(fT)为65GHz,T形栅的宽窄比为10.同时,测得的峰值跨导为287mS/mm,最大电流街度为980mA/mm.     

应用一种新T形栅版图设计方法的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

在蓝宝石衬底上制作AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管. 由于使用了一种全新的T形栅电子束曝光版图,因此可以自由地改变T形栅的宽窄比（T形栅头部尺寸与栅长的比值）并优化T形栅的形状. 所得的0.18μm栅长的器件,其特征频率（fT）为65GHz, T形栅的宽窄比为10. 同时,测得的峰值跨导为287mS/mm,最大电流密度为980mA/mm.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的可靠性

利用正向肖特基结结电压与温度的线性关系,对AlGaN/GaN HEMT器件有源区瞬态温升进行了测量,其热阻为19.6℃/W。比较了不同测温方法和外界环境对器件沟道温升的影响。并研究了栅极施加反向直流阶梯应力对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响,结果表明器件在应力作用下电学参数退化,大信号寄生源/漏极电阻RS/RD和栅源正向I-V特性在击穿后能得到恢复。AlGaN势垒层陷阱俘获电子和电子填充栅极表面态是器件参数退化的原因,表面态恢复是器件参数恢复的主要原因。     

具有栅源间本征GaN调制层的AlGaN/GaN HEMT

为解决常规AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)因源极电子注入栅极右侧高场区造成的雪崩击穿,并提高器件的击穿电压,提出了一种具有栅源间本征GaN (i-GaN)调制层的新型AlGaN/GaN HEMT结构.新结构器件在反向耐压时将调制层下方部分区域的二维电子气(2DEG)完全耗尽,扩展了沟道的夹断区,有效阻止了源极电子向栅极右侧高场区的注入.仿真结果表明,通过设置适当的调制层长度和厚度,器件的击穿电压可从常规结构的862 V提升至新结构的1086 V,增幅达26％.同时,GaN调制层会微幅增大器件的比导通电阻,对阈值电压也具有一定的提升作用.     

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.     

fT为102 GHz的蓝宝石衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

研究了一款高性能的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件(HEMT),器件基于在蓝宝石衬底上外延生长的AlGaN/GaN异质结构HEMT材料,器件栅长为86 nm,源漏间距为0.8μm。电子束光刻实现T型栅和源漏,保证了器件小的栅长和高的对准精度。制备的器件显示了良好的直流特性和射频特性,在栅偏压为0 V时漏电流密度为995 mA/mm,在栅源电压Vgs为-4.5 V时,最大峰值跨导为225 mS/mm;器件的电流增益截止频率fT和最大振荡频率fmax分别为102和147 GHz。高fT值一方面得益于小栅长,另一方面由于小源漏间距减小了源漏沟道电阻。     

埋层低掺杂漏SOI高压器件的击穿电压

提出一种具有埋层低掺杂漏(BLD)SOI高压器件新结构。其机理是埋层附加电场调制耐压层电场,使漂移区电荷共享效应增强,降低沟道边缘电场,在漂移区中部产生新的电场峰。埋层电中性作用增加漂移区优化掺杂浓度,导通电阻降低;低掺杂漏区在漏极附近形成缓冲层,改善漏极击穿特性。借助二维半导体仿真器MEDICI,研究漂移区浓度和厚度对击穿电压的影响,获得改善击穿电压和导通电阻折中关系的途径。在器件参数优化理论的指导下,成功研制了700V的SOI高压器件。结果表明:BLD SOI结构击穿电压由均匀漂移区器件的204V提高到275V,比导通电阻下降25%。     

基于T型阳极场板下梯度掺杂的多通道AlGaN/GaN肖特基二极管的研究

为了降低微波无线能传输系统(MWPT)整流电路模块的能量损耗,使用AlGaN/GaN异质结肖特基二极管(SBD)可以有效地降低整流损耗。本文设计了一种高性能多通道SBD结构,其具有四个周期性重复AlGaN/GaN的异质结构。为了提高器件的反向特性,使用T型阳极和对不同的AlGaN势垒层采用不同掺杂浓度的方式。这种独特的多通道器件结构正向特性有了显著提升,导通电阻降低了74%,达到了2Ω·mm,导通电压降低了57%,达到了0.31 V。由于T型阳极和独特的Si掺杂方式,该结构的击穿电压达到了300 V。     

一种具有部分高k介质埋层的SOI场pLDMOS器件

提出了一种具有部分高k介质埋层的SOI场pLDMOS器件。将传统结构的部分埋氧层替换为介电常数更高的Si₃N₄,降低了漂移区的积累层电阻,使器件获得更低的比导通电阻,同时减弱了自热效应。与传统结构进行仿真对比,发现新结构基本保持了与传统结构相当的击穿电压,但比导通电阻降低了24%,最高温度降低了59%。     

4H-SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的研制

报道了在4H-SiC衬底上AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的研制和室温特性测试结果.器件采用栅长为0.7μm,夹断电压为-3.2V,获得了最高跨导为202mS/mm,最大漏源饱和电流密度为915mA/mm的优良性能和结果.     

自热和陷阱对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管漏极瞬态响应的影响

本文利用二维数值仿真研究了自热和陷阱对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管漏极瞬态响应的影响。分析了脉冲作用下漏极电流的变化;结果表明温度是漏极电流滞后的主要原因。漏极电流达到稳态的时间决定于热时间常数,这里为80微秒。详细讨论了脉冲作用下沟道电子密度和陷阱捕获电子数目的变化情况。结果表明当电场发生突变时,缓冲层受主陷阱是漏极电流崩塌的主要原因。并且沟道电子密度随沟道温度上升而增大。     

4H-SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的研制

报道了在4H-SiC衬底上AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)的研制和室温特性测试结果.器件采用栅长为0.7μm,夹断电压为-3.2V,获得了最高跨导为202mS/mm,最大漏源饱和电流密度为915mA/mm的优良性能和结果.     

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%.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管小信号等效电路的参数提取

本文在高电子迁移率晶体管(HEMT)小信号等效电路模型的基础上,考虑了AlGaN/GaN HEMT的结构特性,具体分析了寄生参数和本征参数的提取方法.采用这些方法,实际测量了5～10 GHz频率下HEMT器件的小信号S参数并提取了它的电学参数,S参数的计算值与实际测量值进行了比较.实验结果表明此方法简单易行,较为精确.     

GaN高电子迁移率晶体管高频噪声特性的研究

基于FUKUI噪声模型,分析了GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的高频噪声特性,结果表明,由于GaN HEMT具有更高的临界电场和更大的电子饱和速度,与第2代半导体器件(GaAs HEMT等)相比具有更优越的噪声性能.对近10多年来国内外在GaN HEMT低噪声器件及其低噪声功率放大器单片集成电路(MMIC)方面的研究进行了综述,并分析了GaN HEMT在低噪声应用领域目前存在的主要问题及其发展趋势.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

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.     

基于GaN/AlGaN高电子迁移率场效应晶体管的室温太赫兹探测器

本文主要论述一种带平板天线,基于GaN/AlGaN高电子迁移率场效应晶体管的室温太赫兹探测器。太赫兹辐射下,由于天线的作用会在栅下感应出平行沟道和垂直沟道的太赫兹电场,由此在源漏产生强烈依赖于栅压的直流光电流。尽管栅极远离源漏两端,平行沟道和垂直沟道的太赫兹电场依然很强。探测器可以用自混频理论很好的描述。在室温下,探测器的响应度和噪声等效功率分别为100 nW/sqrt（Hz）和 3 mA/W。探测器具有很高的响应速度,在5 KHz的调制下,光电流没有衰减。如果缩少栅极和源漏的距离将进一步提高探测灵敏度。