应用于微波通信系统新型器件GaN HEMT研究

通过自洽求解一维泊松方程,计算了应用于微波通信系统的非故意掺杂AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的外延层结构参数对器件的二维电子气(2DEG)浓度,跨导等性能的影响.通过理论分析并结合TCAD软件最终确定AlGaN/AlN/GaN HEMT的最佳外延层结构.对栅长0.3 μm和栅宽100 μm的器件仿真结果表明,器件的最大跨导为418 mS/mm,器件的最大电流密度为2 300 mA/mm,性能良好.     

硅衬底上生长的MODFET的DC特性和微波频率特性

本文首次报导了用MBE法在硅衬底上生长的1μm栅GaAs/AlGaAs调制掺杂场效应晶体管(MODFET)的微波特性。室温下,硅上这种结构的最大跨导为170mS/mm,GaAs上这种类型结构的跨导为200～250mS/mm,两者性能相当。77K下,在这些结构上没有看到下塌现象,得到的跨导都是270mS/mm。根据室温下微波S参数的测量,在Si上生长的这些GaAs/AlGaAsMODFET的电流增益截止频率为15GHz,它与GaAs衬底上生长的相同器件得到的12～15GHz相当。由高频等效电路模拟,观测到Si和GaAs上生长的所有参数的差别都非常小,这充分证明Si衬底上的GaAs完全适用于做各种器件。     

大跨导n型Si／SiGe调制掺杂场效应晶体管

报道了第一支0．25um栅长n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管的制作和器件特性结果，器件用于超高真空／化学汽相淀积（UHV／CVD）制作的器件，在300K（77K）下，应变Si沟道的迁移率和电子薄层载流子的深度为1500（9500）cm2/V.s和2．5×10^12(1.5*10^10)cm^-2，器件电流和跨导分别为325mA/mm和600mS/mm，这些值远优于Si MESFET，它们可与所获得的GaAs/Al-GaAs调制掺杂晶体管的结果相媲美。     

大跨导n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管

报道了第一支0.25μm栅长n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管的制作和器件特性结果。器件用于超高真空/化学汽相淀积(UHV/CVD)制作的器件,在300K(77K)下,应变Si沟道的迁移率和电子薄层载流子的深度为1500(9500)cm~2/V·s和2.5×10~(12)(1.5×10~(10))cm~(-2)。器件电流和跨导分别为325mA/mm和600mS/mm。这些值远优于Si MESFET,它们可与所获得的GaAs/Al-GaAs调制掺杂晶体管的结果相媲美。     

Ga_(1-x)Al_xAs/GaAs异质结构二维电子气晶体管(TEGFET)

制备了耗尽型和增强型TEGFET,耗尽TEGFE单栅长1μm,其室温跨导g_m=90mS/mm;双栅栅长均为2μm。g_m=75mS/mm。双栅的结果优于本实验室相同结构与尺寸的离子注入型常规双栅MESFET与高掺杂沟道MIS结构肖特基势垒FET的实验结果。双栅耗尽型器件在77K下跨导增加到1.7倍。双栅增强型的TEGFET在室温0.6V栅偏压下,g_m=63mS/mm,在77K下增加到1.4倍。如器件中出现平行电导时,则器件性能退化,它不但使跨导降低,且随栅编压变化很大。文中讨论了这一现象。     

截止频率为218GHz的超高速晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管

报道了截止频率为218GHz的晶格匹配的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管,这是迄今为止国内报道的截止频率最高的高电子迁移率晶体管,器件直流特性也很优异：跨导为980mS/mm,最大电流密度为870mA/mm,文中的材料结构和所有器件制备工艺均为本研究小组自主研制开发。     

截止频率为218GHz的超高速晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管

报道了截止频率为218GHz的晶格匹配的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率晶体管.这是迄今为止国内报道的截止频率最高的高电子迁移率晶体管.器件直流特性也很优异:跨导为980mS/mm,最大电流密度为870mA/mm.文中的材料结构和所有器件制备工艺均为本研究小组自主研制开发.     

Si/SiGe PMOS器件的模拟优化设计与样品研制

通过理论分析与计算机模拟,给出了以提高跨导为目标的Si/SiGe PMOSFET优化设计方法,包括栅材料的选择、沟道层中Ge组分及其分布曲线的确定、栅氧化层及Si盖帽层厚度的优化和阈值电压的调节,基于此已研制出Si/SiGe PMOSFET器件样品.测试结果表明,当沟道长度为2μm时,Si/SiGe PMOS器件的跨导为45mS/mm(300K)和92mS/mm(77K),而相同结构的全硅器件跨导则为33mS/mm(300K)和39mS/mm(77K).     

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.     

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.     

最大振荡频率为200GHz的蓝宝石衬底AlGaN/GaN HEMT

报道了最大振荡频率为200 GHz的基于蓝宝石衬底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT).外延材料结构采用InGaN背势垒层来减小短沟道效应,器件采用凹栅槽和T型栅结合的工艺,实现了Ka波段AlGaN/GaNHEMT.器件饱和电流达到1.1 A/mm,跨导为421 mS/mm,截止频率(fT)为30 GHz...     

异质结GaAs类MIS FET

本文报导了异质结类 MIS FET,该器件中用 n~+-GaAs 层作为栅,非掺杂的 GaAlAs 层作为绝缘层,非掺杂的 GaAs 作为半导体。这种器件的工作就像常开型 FET 一样,77K 时闽值电压为+0.035y、跨导为170mS/mm。阈值电压分散很小,所以这种器件对高速大规模集成电路应用很有吸引力。     

锯齿型源漏结构的新型InP基HEMT器件

毫米波晶体管的制作技术是微波电路设计和制造的基础.从优化器件结构的角度,提出了一种锯齿型源漏的新型InP基HEMT器件.实验证明,采用这种结构可以减少光刻过程中临近效应的影响,改善源漏的图形形貌,提高器件制做的成品率.获得了具有良好直流和微波特性的晶体管,其跨导达到1050mS/mm,阈值电压为-1.0V,截止频率达到120GHz.     

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%.     

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%.     

亚微米栅长调制掺杂场效应管(MODFET)的制造

本文简述了调制掺杂场效应管(MODFET)材料参数的设计原理,0.2μm栅长T型栅的制造工艺以及为了获得0.2μm栅长的器件所要求的电子束曝光的详细条件.虽然所用材料的缓冲层纯度不够高(～1×10~(15)cm~(-3)),但由于采用了T型结构,器件室温跨导值仍达到了200mS/mm,在77K为375mS/mm.     

0.25μm Gate-Length AlGaN/GaN Power HEMTs on Sapphire with fT of 77GHz

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%.     

SiN钝化对W波段AlGaN/GaN HEMT射频性能的影响

在SiC衬底上制备了栅长为110 nm、漏源间距为2μm的W波段AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT),分析了SiN钝化对器件直流和射频特性的影响.研究发现:100 nm SiN钝化可显著提升器件的漏源饱和电流及峰值跨导,漏源饱和电流从1.27 A/mm增加至1.45 A/mm (Vgs=1 V),器件峰值跨导从300 mS/mm提升至370 mS/mm,这是由于SiN钝化显著提高了AlGaN/GaN异质结材料沟道电子浓度.此外,SiN钝化可有效抑制器件电流崩塌,显著改善器件直流回扫特性.然而,由于沟道电子浓度增大,钝化后器件中短沟效应增强,器件夹断特性变差.此外,SiN钝化后W波段AlGaN/GaN HEMTs的射频特性得到显著改善,器件的电流增益截止频率从钝化前的33 GHz提升至107 GHz,最高振荡频率从钝化前的65 GHz提升至156 GHz.     

0.25μm GaAs基MHEMT器件

采用普通接触曝光研制成栅长为0.25μm的GaAs基InAlAs/InGaAs变组分高电子迁移率晶体管(MHEMT),测得其跨导为522mS/mm,沟道电流密度达490mA/mm,截止频率为75GHz,比同样工艺条件下GaAs基InGaP/InGaAs PHEMT的性能有很大的提高.对该器件工艺及结果进行了分析,提取了器件的交流小信号等效电路模型参数,并提出了进一步得到高稳定性、高性能器件的方法.