应用于大功率MMIC开关的AlGaN背势垒GaN HEMT

报道了应用于大功率开关的AlGaN背势垒0.25μm GaN HEMT。通过引入AlGaN背势垒,MOCVD淀积在3英寸SiC衬底上的AlGaN/GaN异质结材料缓冲层的击穿电压获得了大幅度的提升,相比于普通GaN缓冲层和掺Fe GaN缓冲层击穿电压提升幅度分别为4倍和2倍。采用具有AlGaN背势垒AlGaN/GaN 外延材料研制的GaN HEMT开关管在源漏间距为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm和4μm时,估算得到的关态功率承受能力分别为25.0W、46.2W、64.0W、79.2W和88.4W。基于源漏间距为2.5μm的GaN HEMT开关管设计了DC-12GHz的单刀双掷MMIC开关。该开关采用了反射式串-并-并结构,整个带内插入损耗最大1.0dB、隔离度最小30dB,10GHz下连续波测试得到其功率承受能力达44.1dBm。     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaN HEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au,肖特基结金属为Pt/Au.器件栅长为1μm,获得的最大跨导为120mS/mm,最大的漏源饱和电流密度为0.95A/mm.     

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。     

增强型AlGaN/GaN/AlGaN双异质结槽栅HEMT研究

为了在获得高击穿电压的同时实现增强型器件,对AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT进行了栅槽刻蚀,得到阈值电压为0.6 V的增强型HEMT。对器件特性的变化机理进行了分析,发现刻蚀引入的陷阱态使器件的击穿性能降低。采用变频电导法,定量研究了反应离子刻蚀在AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT中引入的陷阱态。研究表明,刻蚀工艺在双异质结HEMT中引入了大量的浅能级陷阱,这些陷阱的能级主要分布在0.36~0.40 eV。     

大电流密度高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

在SiC衬底上制备得到了表面钝化氮化硅(SiN)的AlGaN/Ga N高电子迁移率场效应晶体管(HEMTs)。采用高电子浓度的AlGaN/GaN异质结材料、90 nm T型栅、100 nm SiN表面钝化、低欧姆接触以及较短漏源间距等方法来提升器件性能。在Vgs=4 V时器件的最大漏源饱和电流密度为1.72 A/mm,最大跨导为305 m S/mm,此结果为国内报道的AlGaN/GaN HEMT器件最大漏源饱和电流密度。此外,栅长为90 nm T型栅器件的电流增益截止频率(fT)为109GHz,最大振荡频率(fmax)为144 GHz。     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的AlGaN/GaN微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂AlGaN/GaN异质结构,器件工艺采用了Ti/Al/Ni/Au欧姆接触和Ni/Au肖特基势垒接触以及SiN介质进行器件的钝化.研制的200μm栅宽T型布局AlGaN/GaN HEMT在1.8GHz,Vds=30V时输出功率为28.93dBm,输出功率密度达到3.9W/mm,功率增益为15.59dB,功率附加效率(PAE)为48.3%.在6.2GHz,Vds=25V时该器件输出功率为27.06dBm,输出功率密度为2.5W/mm,功率增益为10.24dB,PAE为35.2%.     

AlGaN/GaN材料HEMT器件优化分析与I-V特性

在考虑AlGaN/GaN异质结中的压电极化和自发极化效应的基础上,自洽求解了垂直于沟道方向的薛定谔方程和泊松方程.通过模拟计算,研究了AlGaN/GaN HEMT器件掺杂层Al的组分、厚度、施主掺杂浓度以及栅偏压对二维电子气特性的影响.用准二维物理模型计算了AlGaN/GaN HEMT器件的输出特性,给出了相应的饱和电压和阈值电压,并对计算结果和AlGaN/GaN HEMT器件的结构优化进行了分析.     

Al_2O_3/AlGaN/GaN MOSH结构的制备和性能研究

采用激光脉冲沉积法(PLD)在AlGaN/GaN半导体异质结构衬底上沉积Al2O3栅介质层,并对该异质结构的电学性能进行研究。结果表明,Al2O3栅介质层改善了异质结构的界面质量,增强了器件结构的抗击穿电场强度。研究了沉积氧分压对异质结构性能的影响,电流-电压(I-V)测试结果表明,适当氧分压(0.1 Pa)有利于降低栅漏电流。Hall测量和电容-电压(C-V)模拟结果表明,不同的氧分压会改变Al2O3/AlGaN界面处的正电荷密度,从而改变半导体内的二维电子气(2DEG)密度。     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN HFET功率特性

通过台面隔离与注入隔离结合的方法,解决了由于GaN外延材料缓冲层质量差造成的AlGaN/GaN HFET击穿电压低的问题.通过优化的500℃/50s栅退火条件,改善Ni-AlGaN/GaN二极管特性,理想因子和势垒高度分别优化到1.5和0.87eV.通过改进AlGaN/GaN HFET制备工艺,得到提高器件输出功率的优化工艺,采用这一工艺制备的蓝宝石衬底总栅宽为1mm,器件在频率为8GHz时输出功率达到4.57W,功率附加效率为55.1%.     

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.     

AlGaN/GaN double-channel HEMT

The fabrication of AlGaN/GaN double-channel high electron mobility transistors on sapphire substrates is reported. Two carrier channels are formed in an AlGaN/GaN/AlGaN/GaN multilayer structure. The DC performance of the resulting double-channel HEMT shows a wider high transconductance region compared with single-channel HEMT. Simulations provide an explanation for the influence of the double-channel on the high transconductance region. The buffer trap is suggested to be related to the wide region of high transconductance. The RF characteristics are also studied.     

AlGaN/GaN double-channel HEMT

正The fabrication of AlGaN/GaN double-channel high electron mobility transistors on sapphire substrates is reported.Two carrier channels are formed in an AlGaN/GaN/AlGaN/GaN multilayer structure.The DC performance of the resulting double-channel HEMT shows a wider high transconductance region compared with single-channel HEMT. Simulations provide an explanation for the influence of the double-channel on the high transconductance region.The buffer trap is suggested to be related to the wide region of high transconductance.The RF characteristics are also studied.     

Characteristics of AlGaN/GaN/AlGaN double heteroj unction HEMTs with an improved breakdown voltage

正We studied the performance of AlGaN/GaN double heterojunction high electron mobility transistors (DH-HEMTs) with an AlGaN buffer layer,which leads to a higher potential barrier at the backside of the twodimensional electron gas channel and better carrier confinement.This,remarkably,reduces the drain leakage current and improves the device breakdown voltage.The breakdown voltage of AlGaN/GaN double heterojunction HEMTs (~ 100 V) was significantly improved compared to that of conventional AlGaN/GaN HEMTs(~50 V) for the device with gate dimensions of 0.5 x 100μm and a gate-drain distance of 1μm.The DH-HEMTs also demonstrated a maximum output power of 7.78 W/mm,a maximum power-added efficiency of 62.3%and a linear gain of 23 dB at the drain supply voltage of 35 V at 4 GHz.     

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 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.     

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 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.     

基于AlGaN/GaN HEMT的X波段内匹配功率合成放大器的设计

利用内匹配和功率合成技术设计了X波段AlGaN/GaN HEMT功率合成放大器.电路包含有四个AlGaN/GaN HEMT和制作在Al2O3陶瓷基片上的输入输出匹配电路.在偏置条件VDS=30 V,IDS=700 mA时8 GHz测出连续波饱和输出功率达到Pat=40 dBm(10 W),最大PAE=37.44%,线性增益9 dB.     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaNHEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au ,肖特基结金属为Pt/Au .器件栅长为1μm ,获得的最大跨导为12 0mS/mm ,最大的漏源饱和电流密度为0 95A/mm .     

Transport coefficients of AlGaN/GaN heterostructures

We have experimentally determined the effective mass (m*) of GaN, the classical (τ _c), and quantum (τ _q) scattering times for a two-dimensional electron gas residing at the interface of an AlGaN/GaN heterostructure, using the Shubnikovde Haas effect. The ratio of the two scattering times, τ _c/τ _q, suggests that, at low temperatures, the scattering mechanism limiting the mobility is due to remote ionized impurities located in AlGaN. This study should provide sample growers with information useful for improving the quality of the nitride heterostuctures.