基于氟等离子体表面处理技术的AlGaN/GaN HEMT器件栅正向泄漏电流研究

The gate forward leakage current in AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) is investigated. It is shown that the current which originated from the forward biased Schottky-gate contributed to the gate forward leakage current.Therefore,a fluorine-plasma surface treatment is presented to induce the negative ions into the AlGaN layer which results in a higher metal-semiconductor barrier.Consequently,the gate forward leakage current shrinks.Experimental results confirm that the gate forward leakage current is decreased by one order magnitude lower than that of HEMT device without plasma treatment.In addition,the DC characteristics of the HEMT device with plasma treatment have been studied.     

X波段AlGaN/GaN HEMTs Γ栅场板结构研究

基于SiC衬底成功研制X波段0.25 μm栅长带有r栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT,设计场板(field plate)长度为0.4 μm,0.6μm,0.7μm,0.9μm.研究了r栅场板长度及不同漏偏压下对器件直流,小信号特性及大信号的影响.器件直流I-V及转移特性并不依赖场板长度变化,增加场板长度器件击穿电压提高可达108 V,器件截止频率及振荡频率下降,输出功率大幅度提高,结合器件小信号提参结果分析.8 GHz下,总栅宽1 mm,场板长度为0.9 μm的器件,连续波输出功率密度7.11 W/mm,功率附加效率(PAE)35.31%,相应线性增益10.25 dB.     

AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展

从欧姆接触形成的机理出发,介绍了在AlGaN/GaN HEMT中实现源和漏区欧姆接触的各种方法,如表面处理技术、金属化系统和重掺杂技术等.回顾了近年来这些方法的研究进展.     

采用注入隔离制造的AlGaN/GaN HEMTs器件

对Al Ga N/Ga N HEMT器件采用离子注入技术注入氦离子进行隔离,应用该技术制造出的器件在室温下具有很好的特性.器件的阈值电压在- 3V左右时,源漏间电流为几十n A.肖特基势垒的反向漏电流在- 1 0 V下约为几百n A.与采用干法刻蚀技术进行隔离的器件相比,采用离子注入技术不但可以获得全平面化的HEMTs器件而且还有效地抑制了场区漏电.研究还表明氦离子注入的温度稳定性大于70 0℃.     

AlGaN/GaN共栅共源HEMTs器件

研究了蓝宝石衬底AlGaN／GaN共栅共源器件的特性。该器件包括栅长0．8μm共源器件与栅长1μm的共栅器件。研究表明,共栅共源器件的第二栅压对的器件饱和电流与跨导有明显的调制作用,容易实现功率增益控制。与共源器件相比,共栅共源器件在微波特性上fT大约9GHz,比共源器件稍小,但是具有较低的反馈,显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗,与共源器件相比,稳定性更好,可以避免振荡的产生,结合GaN的高功率特性GaN共栅共源器件非常适合微波频段宽频大功率领域的应用。     

版图设计对多指AlGaN/GaN HEMTs 栅指温度影响的研究

本文利用三维热仿真方法研究了不同版图设计对多指AlGaN/GaN 高电子迁移率器件工作温度的影响。我们使用拉曼微区测温技术测量了样品的沟道温度,并用于确定材料的热导率,验证器件热模型的准确性。建立模型时特别考虑了界面热阻的作用,确保器件温度分布的仿真结果与实验测量结果一致。文中采用包含界面热阻效应的三维热模型,系统的分析了栅指数目,器件栅宽和栅栅间距等因素对AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管热特性的影响。最后,提出了一种优化器件栅指间距的热设计方法,能够有效降低器件工作时的最高温度。     

X波段AlGaN/GaN HEMTs厂栅场板结构研究

基于SiC衬底成功研制X波段0.25um栅长带有г栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT,对比T型栅结构器件,研究了г栅场板引入对器件直流、小信号及微波功率特性的影响.结果表明,г栅场板结构减小器件截止频率及振荡频率,但明显改善器件膝点电压和输出功率密度.针对场板长度分别为0.4、0.7、0.9、1.1 um,得出一定范围内增加场板长度,器件输出功率大幅度提高,并结合器件小信号模型提参结果分析原因.在频率8 GHz下,总栅宽1 mm,场板长度0.9um的器件,连续波输出功率密度7.11 W/mm,功率附加效率(PAE)35.31%,相应线性增益10.25 dB.     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源微波HEMTs器件

报道了蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源器件的制备与特性.该器件包括栅长为0.8μm共源器件与栅长为1μm的共栅器件.实验表明,共栅器件的第二栅压会显著影响器件饱和电流与跨导特性,从而控制功率增益.与共源器件相比,共栅共源器件表现出稍低的fT、较低的反馈、显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗.     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源微波HEMTs器件

报道了蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源器件的制备与特性.该器件包括栅长为0.8μm共源器件与栅长为1μm的共栅器件.实验表明,共栅器件的第二栅压会显著影响器件饱和电流与跨导特性,从而控制功率增益.与共源器件相比,共栅共源器件表现出稍低的 f T、较低的反馈、显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗.     

一种氮化镓高迁移率晶体管的栅电流噪声模型

This work presents a theoretical and experimental study on the gate current 1/f noise in Al Ga N/Ga N HEMTs. Based on the carrier number fluctuation in the two-dimensional electron gas channel of Al Ga N/Ga N HEMTs, a gate current 1/f noise model containing a trap-assisted tunneling current and a space charge limited current is built. The simulation results are in good agreement with the experiment. Experiments show that, if Vg Vx, gate current 1/f noise comes from not only the trap-assisted tunneling RTS, but also the space charge limited current RTS. This indicates that the gate current 1/f noise of the Ga N-based HEMTs device is sensitive to the interaction of defects and the piezoelectric relaxation. It provides a useful characterization tool for deeper information about the defects and their evolution in Al Ga N/Ga N HEMTs.     

基于AlGaN/GaN HEMT的C波段功率放大器混合集成电路的设计

我们设计研制了一个基于Al GaN/GaN HEMT大功率放大器的混合集成电路.这个电路包含了1个10×120μm的HEMT晶体管,以及输入和输出匹配电路.在偏置条件为Vds=40 V,Ids=0.26 A时,输出连续波饱和功率在5.4 GHz达到37 dBm(5 W),最大的PAE为35.6%.在偏置条件为Vds=30 V,Ids=0.22 A时输出连续波饱和功率在5.4 GHz达到36.4dBm(4.4 W),最大的PAE为42.7%.     

Electron transport in passivated AlGaN/GaN/Si HEMTs

AlGaN/GaN/Si high electron mobility transistors (HEMTs) grown by molecular beam epitaxy are investigated using direct-current and radio-frequency measurements. As has been found, the maximum of drain current achieves 881 mA/mm with an extrinsic current gain cutoff frequency of 37 GHz for a 0.25 µm gate length. Pulsed characteristics also showed a reduction of trapping centers that improves the quality of the epilayers.     

Annealing before gate metal deposition related noise performance in AlGaN/GaN HEMTs

For a further improvement of the noise performance in AlGaN/GaN HEMTs, reducing the relatively high gate leakage current is a key issue. In this paper, an experiment was carried out to demonstrate that one method during the device fabrication process can lower the noise. Two samples were treated differently after gate recess etching: one sample was annealed before metal deposition and the other sample was left as it is. From a comparison of their Ig-Vg characteristics, a conclusion could be drawn that the annealing can effectively reduce the gate leakage current. The etching plasma-induced damage removal or reduction after annealing is considered to be the main factor responsible for it. Evidence is given to prove that annealing can increase the Schottky barrier height. A noise model was used to verify that the annealing of the gate recess before the metal deposition is really effective to improve the noise performance of AlGaN/GaN HEMTs.     

蓝宝石衬底AlGaNöGaN 功率HEM Ts 研制

基于蓝宝石衬底的高微波特性 Al Ga N/Ga N HEMTs功率器件 ,器件采用了新的欧姆接触和新型空气桥方案。测试表明 ,器件电流密度 0 .784A/mm,跨导 1 97m S/mm,关态击穿电压 >80 V,截止态漏电很小 ,栅宽 1 mm的器件的单位截止频率 ( f T)达到 2 0 GHz,最大振荡频率 ( fmax) 2 8GHz,2 GHz脉冲测试下 ,栅宽 0 .75 mm器件 ,功率增益1 1 .8d B,输出功率 3 1 .2 d Bm,功率密度 1 .75 W/mm。     

蒸栅前退火与AlGaN/GaN HEMT噪声性能关系的研究

为进一步提高AlGaN/GaN HEMT的噪声性能,如何才能降低其相对较高的栅漏电是较为棘手的问题之一。作者通过实验证明了可降低其噪声的器件制作过程中的一项工艺步骤。两个AlGaN/GaN样片在刻蚀栅槽后被分别不同处理,一个蒸发栅金属前退火,另一个直接蒸发栅金属。比较二者的Ig－Vgd直流特性曲线,可发现蒸栅前进行退火处理可大大降低栅漏电。数据分析表明：退火可提高肖特基势垒;刻蚀过程中的等离子体可引发损伤,退火导致的损伤消除是栅漏电减小的主要原因。作者引用了一个噪声模型来证明蒸栅前退火确实可以有效地提高AlGaN/GaN HEMT的噪声性能。     

基于AlGaN/GaN HEMT的C波段混合集成功率合成放大器的设计

研制了一种基于AlGaN/GaN HEMT的功率合成技术的混合集成放大器电路.该电路包含4个10×120 μm的HEMT晶体管以及一个Wilkinson功率合成器和分配器.在偏置条件为VDS=40V,IDS=0.9A时,输出连续波饱和功率在5.4GHz达到41.4dBm,最大的PAE为32.54%,并且功率合成效率达到69%.     

Effects of rapid thermal annealing on ohmic contact of AlGaN/GaN HEMTs

工艺制作源漏电极为Ti/Al/Ti/Au,并在氮气气氛中对其进行快速退火,研究不同退火条件对欧姆接触的影响。具体实验过程如下：将溅射好源漏电极的外延片分为5部分,其中3片分别在700℃,750℃和800℃下快速退火30s,并相互对比得出最佳退火温度,实验结果发现750℃条件下欧姆接触最好;其余2片在750℃下分别退火25s和40s,并与前边实验750℃ 30s情况下欧姆接触比较,得出最佳退火时间为30s。我们使用传输线模式计算出电极与外延片的欧姆接触电阻率,在750℃ 30s的快速退火条件下得到最低欧姆接触电阻率为0.54 Ω mm,与其余条件下结果比较具有较好的表面形貌和边缘。从实验中我们也得到随着退火温度和退火时间的提高,欧姆接触电阻率先降低到达最低点然后开始升高的现象,为寻找GaN HEMT欧姆接触最佳条件提供了一定依据。     

凹栅槽AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理效应

研究了如何减小等离子体干法刻蚀导致的大肖特基漏电. 用X射线光电能谱（XPS）分析刻蚀前后的AlGaN表面,发现刻蚀后AlGaN表面出现了N空位,导致肖特基栅电流偏离热电子散射模型,N空位做为一种缺陷使得肖特基结的隧穿几率增大,反向漏电增大,肖特基势垒降低. 介绍了一种AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理方法,优化退火条件为400℃, N2氛围退火10min. 退火后,栅金属中的Ni与Ga原子反应从而减少N空穴造成的缺陷,器件肖特基反向漏电减小三个量级,正向开启电压升高,理想因子从3.07降低到了2.08.     

凹栅槽AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理效应

研究了如何减小等离子体干法刻蚀导致的大肖特基漏电.用X射线光电能谱(XPS)分析刻蚀前后的AlGaN表面,发现刻蚀后AlGaN表面出现了N窄位,导致肖特基栅电流偏离热电子散射模型,N空位做为一种缺陷使得肖特基结的隧穿几率增大,反向漏电增大,肖特基势垒降低.介绍了一种AlGaN/GaN HEMTs器件退火处理方法,优化退火条件为400℃,Nz氛围退火10min.退火后,栅金属中的Ni与Ga原子反应从而减少N空穴造成的缺陷,器件肖特基反向漏电减小三个量级,正向开启电压升高,理想因子从3.07降低到了2.08.