RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为1035cm2/(V·s),二维电子气浓度为1.0×1013cm-2,77K迁移率为2653cm2/(V·s),二维电子气浓度为9.6×1012cm-2的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm)的室温非本征跨导为186mS/mm,最大漏极饱和电流密度为925mA/mm,特征频率为18.8GHz.     

不同AlGaN层厚度的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的静态特性

利用金属有机化合物气相外延技术研究了Al Ga N/ Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的外延生长及器件制作,重点比较了具有不同Al Ga N层厚度的HEMT器件的静态特性.实验发现具有较薄Al Ga N隔离层的结构表现出较好的器件特性.栅长为1μm的器件获得了6 5 0 m A/ m m的最大饱和电流密度和10 0 m S/ mm的最大跨导.     

不同AlGaN层厚度的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的静态特性

利用金属有机化合物气相外延技术研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的外延生长及器件制作,重点比较了具有不同AlGaN层厚度的HEMT器件的静态特性.实验发现具有较薄AlGaN隔离层的结构表现出较好的器件特性.栅长为1μm的器件获得了650mA/mm的最大饱和电流密度和100mS/mm的最大跨导.     

RF-MBE生长的高Al势垒层AlGaN/GaN HEMT结构

采用RF-MBE技术,在蓝宝石衬底上生长了高Al组分势垒层AlGaN/GaN HEMT结构.用三晶X射线衍射分析得到AlGaN势垒层的Al组分约为43%,异质结构晶体质量较高,界面比较光滑.变温霍尔测量显示此结构具有良好的电学性能,室温时电子迁移率和电子浓度分别高达1246cm2/(V·s)和1.429×1013cm-2,二者的乘积为1.8×1016V-1·s-1.用此材料研制的器件,直流特性得到了提高,最大漏极输出电流为1.0A/mm,非本征跨导为218mS/mm.结果表明,提高AlGaN势垒层Al的组分有助于提高AlGaN/GaN HEMT结构材料的电学性能和器件性能.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

MBE生长的跨导为186mS/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。     

RF-MBE生长AlN/GaN超晶格结构二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术( RF- MBE)在c面蓝宝石衬底上外延了高质量的Ga N膜以及Al N/Ga N超晶格结构极化感应二维电子气材料.所获得的掺Si的Ga N膜室温电子浓度为2 .2e1 8cm- 3,相应的电子迁移率为2 2 1cm2 /( V·s) ;1μm厚的Ga N外延膜的( 0 0 0 2 ) X射线衍射摇摆曲线半高宽( FWHM)为7′;极化感应产生的二维电子气室温电子迁移率达到10 86cm2 /( V·s) ,相应的二维电子气面密度为7.5e1 2 cm- 2 .     

RF-MBE生长AlGaN/GaN极化感应二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术 (RF- MBE)在 C面蓝宝石衬底上外延了高质量的 Ga N膜以及 Al Ga N/Ga N极化感应二维电子气材料 .所外延的 Ga N膜室温背景电子浓度为 2× 10 1 7cm- 3 ,相应的电子迁移率为 177cm2 /(V· s) ;Ga N (0 0 0 2 ) X射线衍射摇摆曲线半高宽 (FWHM)为 6′;Al Ga N/Ga N极化感应二维电子气材料的室温电子迁移率为 730 cm2 /(V· s) ,相应的电子气面密度为 7.6× 10 1 2 cm- 2 ;用此二维电子气材料制作的异质结场效应晶体管 (HFET)室温跨导达 5 0 m S/mm (栅长 1μm) ,截止频率达 13GHz(栅长 0 .5 μm)     

RF-MBE Grown AlGaN/GaN HEMT Structure with High Al Content

A Si doped AlGaN/GaN HEMT structure with high Al content (x=43%) in the barrier layer is grown on sapphire substrate by RF-MBE.The structural and electrical properties of the heterostructure are investigated by the triple axis Xray diffraction and Van der PauwHall measurement,respectively.The observed prominent Bragg peaks of the GaN and AlGaN and the Hall results show that the structure is of high quality with smooth interface.The high 2DEG mobility in excess of 1260cm2／（V·s） is achieved with an electron density of 1.429e13cm－2 at 297K,corresponding to a sheet-densitymobility product of 1.8e16V－1·s－1.Devices based on the structure are fabricated and characterized.Better DC characteristics,maximum drain current of 1.0A/mm and extrinsic transconductance of 218mS/mm are obtained when compared with HEMTs fabricated using structures with lower Al mole fraction in the AlGaN barrier layer.The results suggest that the high Al content in the AlGaN barrier layer is promising in improving material electrical properties and device performance.     

AlGaN/GaN HEMTs器件布局对器件性能影响分析

比较了空气桥跨细栅和空气桥跨栅总线两种源连接结构的1 mm AlGaN/GaN HEMTs器件的特性,对两种结构的管芯进行了等效电路参数提取.测试了两种布局方式下的不同源场板结构器件的射频以及功率性能,比较分析表明,空气桥跨细栅的源连接方式由于有效地降低了栅漏电容以及栅源电容,比空气桥跨栅总线源连接的器件能取得更好的频率特性以及功率特性.     

4 W/mm蓝宝石衬底AlGaN/GaN HEMT

报道了利用南京电子器件研究所生长的蓝宝石衬底AlGaN/GaN异质结材料制作的HEMT,器件功率输出密度达4W/mm。通过材料结构及生长条件的优化,利用MOCVD技术获得了二维电子气(2DEG)面密度为0.97×1013cm-2、迁移率为1000cm2/Vs的AlGaN/GaN异质结构材料,用此材料完成了栅长1μm、栅宽200μm AlGaN/GaN HEMT器件的研制。小信号测试表明器件的fT为17GHz、最高振荡频率fmax为40GHz;负载牵引测试得到2GHz下器件的饱和输出功率密度为4.04W/mm。     

Structure optimization of field-plate AlGaN/GaN HEMTs

AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) on 6H-SiC with varying field-plate length and gate-drain spacing were fabricated and analyzed. The classical small signal FET model and the well-known ColdFET method were used to extract the small signal parameters of the devices. Though the devices with field plates exhibited lower better f_T characteristic, they did demonstrate better f_max, MSG and power density performances than the conventional devices without field plate. Besides, no independence of DC characteristic on field-plate length was observed. With the increase of the field-plate length and the gate-drain spacing, the characteristic of f_T and f_max degraded due to the large parasitic effects. Loadpull method was used to measure the microwave power performance of the devices. Under the condition of continuous wave at 5.4 GHz, an output power density of 4.69 W/mm was obtained for device with field-plate length of 0.5 μm and gate-drain length of 2 μm.     

高性能1mm AlGaN/GaN功率HEMTs研制

报道了基于蓝宝石衬底的高性能1mm AlGaN/GaN HEMTs功率器件.为了提高微波功率器件性能，采用新的欧姆接触和新型空气桥方案．测试表明，器件电流密度为0.784A/mm，跨导197mS/mm，击穿电压大于40V，截止态漏电较小，1mm栅宽器件的单位截止频率达到20GHz，最大振荡频率为28GHz，功率增益为11dB，功率密度为1.2W/mm,PAE为32%,两端口阻抗特性显示了在微波应用中的良好潜力．