GaN静态性质的LMTO第一原理计算

本文用ＬＭＴＯ能带从头计算方法和局域密度泛函理论，计算了闪锌矿和纤锌矿两种不同结构ＧａＮ晶体的静态性质：平衡晶格常数ａ，体模量Ｂ，体模量的压强微商Ｂ＇和结合能Ｅｃｏｈ。在闪锌矿结构和纤锌矿结构的研究中，分别考察了不同ｄ态处理方案和空原子球大小设置方式对计算结果的影响，确定了比较合理的计算方案，获得与实验值比较接近的计算结果。     

宽禁带GaN基半导体激光器进展

宽禁带Ⅲ族氮化物基半导体是20世纪末研究最活跃的半导体材料系,其高亮度发光二极管和激光器一出现即以惊人的速度实现了商品化。文章就GaN基半导体激光器的市场需求、蓝宝石基片上生长的氮化镓基激光器的研制和发展概况以及近期研究热点作了扼要介绍。     

GaN基发光二极管研究与进展

宽禁带Ⅲ族氮化物基半导体GaN是最近研究比较活跃的半导体材料系,其高亮度发光二极管一出现即引起广泛的关注,并以惊人的速度实现了商品化。文章就GaN基半导体二极管的研制和发展概况,应用和市场前景,以及近期研究热点作了介绍。     

一种GaN宽禁带功率放大器的设计

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表之一,由于其宽带隙、高击穿电场强度等特点,被认为是高频功率半导体器件的理想材料。为研究GaN功率放大器的特点,基于Agilent ADS仿真软件,利用负载／源牵引方法设计制作了一种Si波段GaN宽禁带功率放大器（10W）。详细说明了设计步骤并对放大器进行了测试,数据表明放大器在2．3～2．4GHz范围内可实现功率超过15W,附加效率超过67％的输出。实验结果证实,GaN功率放大器具有高增益、高效率的特点。     

AIN、GaN立方晶体的静态性质和AIN/GaN异质结的价带偏移

采用LMTO能带从头计算方法,计算了闪锌矿（立方）结构AIN和GaN的静态性质;用平均键能方法,预言了AlN与GaN自由应变生长、以AlN为衬底和以GaN为衬底等三种不同应变状态下AlN／GaN应变层异质结的△Ev值;最后,采用超原胞（AIN）n（GaN）n（001）,（n=1,3,5）界面自洽计算方法,考察了超晶格中平均键能Em的“对齐”程度和验证了价带偏移△Ev计算结果的准确性。     

宽禁带半导体SiC和GaN峥嵘初显

本文着重介绍第三代半导体材料——宽禁带半导体SIC与GaN材料与器件国内外现状及发展趋势，并重点展示了在光电子领域的应用前景。     

热氧化法制备ZnO纳米针的微结构与场发射性质研究

ZnO是一种重要的宽禁带半导体材料，室温下带隙宽3.37eV，激子结合能高达60meV，在短波激光器、太阳能电池、压电材料、发光照明材料等方面具有广泛的应用前景。一维ZnO纳米材料具有高的长径比、良好的物理化学等性能，其合成备受关注。     

纤锌矿GaN光电性质的第一性原理研究

利用平面渡赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究.对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算.文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱.结果显示GaN晶体的光学性质与晶体的电子结构直接相关.计算结果为进一步理解和改进纤锌矿GaN的光电性质提供理论基础.     

SiC和GaN电子材料和器件的几个科学问题

扼要地叙述了宽禁带半导体SiC和GaN电子材料和器件的发展状况,介绍了SiC多形体、AlGaN/GaN异质结极化效应、GaN器件的电流塌陷效应和陷阱效应、SiC和GaN器件的特征工艺问题(离子注入、金属化等)以及温度升高时SiC载流子的冻析效应等。     

一种S波段宽带GaN放大器的设计

氮化镓功率管的宽带隙、高击穿电场等特点,使其具有带宽宽,高效特性等优点。为了研究GaN功率放大器的特点,使用了AgilentADS等仿真软件,进行电路仿真设计,设计制作了一种s波段宽带GaN功率放大器。详述了电路仿真过程,并对设计的宽带GaN功率放大器进行测试,通过测试的实验数据表明,设计的宽带放大器在s波段宽带内可实现功率超过44dBm的功率输出,验证了GaN功率放大器具有宽带的特点。     

立方半导体光学声子形变势的LMTO计算方法

本文采用LMTO-ASA能带计算方法,以冻结声子的近似模型,计算了GaP和GaAs的长波声子光学模单声子形变势.讨论了几种不同的计算方案并同非局域赝势法(NEPM)的计算结果进行了比较.研究表明,LMTO-ASA的各计算方案中与NEPM方法的结果最为接近的是空球跟随相应原子球位移的冻结势计算方案,其结果与实验结果的符合程度不亚于NEPM方法.从而为闪锌矿结构半导体长光学声子形变势的计算提供了一种可行的从头计算方法.     

新型功率半导体器件发展之我见

新型功率半导体器件既具有广阔的市场需求,又与风电、光伏、有轨交通等新兴产业密不可分,具有节能、节材、环保等效益,对促进可持续发展有重要意义。宽禁带半导体是功率器件实现飞跃的突破口,将引领功率器件发展的新时代。     

UHF频段高功率SiC SIT

采用导通SiC衬底上的SiC多层外延材料,成功制作出了国内首个SiC SIT(静电感应晶体管).该器件研制中,采用了自对准工艺、高能离子注入及高温退火工艺、密集栅深凹槽干法刻蚀工艺、PECVD SiO:和SizNy介质钝化工艺,有效抑制了漏电并提高了器件击穿电压,器件功率输出能力由此得到提升.最终28 cm栅宽SiC ...     

用二维全带组合Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN静电感应晶体管(SIT)特性

报告了用二维全带组合Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN静电感应晶体管(SITs)交直流特性的结果.SIT的栅极长度为0.13μm,源极和漏极之间距离为0.5μm.模拟得到了SIT的输出特性,跨导和特征频率特性.模拟得到的跨导最大值为140ms/mm(Vgs=-1.5V),器件特征频率最大值为123GHz(I_ds=3.15A/cm).模拟结果表明纤锌矿相GaN SIT具有大功率和高频工作的潜力.     

增益与光强的相关系数对光栅外腔半导体激光器稳态特性的影响

本文引入增益与光强的相关系数h,建立了光栅外腔半导体激光器的稳态模型。数值计算结果表明:激光器的其它参数必须与h相匹配,才能使激光输出的稳定区增大,且可在一定波长范围内进行选频,保证很好的单模性。     

sol-gel法制备GaN纳米棒的研究

采用简单、有效的sol-gel法在1 000℃时通过氧化镓凝胶和氨气反应成功合成了GaN纳米棒。XRD和SAED的测试结果表明,GaN纳米棒为六方纤锌矿结构。用TEM观察发现,大部分GaN纳米棒平直而光滑,直径为200 nm~1.8μm,最长的纳米棒达几十微米。室温下光致发光谱的测试发现了较强的355.6 nm处的紫外发光峰和445.9 nm处的蓝色发光峰。     

GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性研究

介绍了一种能够全面表征半导体二极管器件的电学特性的方法,此方法结合半导体二极管的正向交流特性和直流特性,称之为正向交流小信号法。利用该方法深入地研究和对比分析了GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性,包括表观电容、串联电阻和理想因子。实验结果表明,对于GaN基和GaAs基半导体激光器,其开始发光的过程同步于其电容由正转变为负的过程。进一步实验结果表明,GaN基半导体激光器比GaAs基半导体激光器具有更大的串联电阻和更大的理想因子。这是由于GaN基激光器的器件工艺不够完善以及外延生长的GaN材料具有很大的位错密度。该研究为提高和改善GaN基激光器的性能提供了必要的依据以及理论指导。     

温度梯度对GaN热压电pn结电学性能的影响

热感应产生的极化电势可以改变压电半导体结构内的力电物理量,这在人工智能、微机电系统(MEMS)中极具应用价值.文章针对温度梯度作用下的氮化镓(GaN)压电pn结,采用二维压电半导体多场耦合方程和精确的热电物理边界条件,数值分析了温度梯度改变对GaN热压电pn结内极化强度、电势、电场、载流子分布及电流等物理场的影响.结果表明:由于温度梯度场和极化电荷之间存在耦合,热压电pn结电学性能对温度梯度高度敏感,由温度改变产生的热感应极化电荷可以有效调节该结构的开启电压和载流子传输特性,这为操控与温度相关的智能异质结器件电流传输提供了新的方法和理论指导.     

RF performance evaluation of p-type NiO-pocket based β-Ga2O3/black phosphorous heterostructure MOSFET

The radio-frequency (RF) performance of the p-type NiO-pocket based β-Ga₂O₃/black phosphorous heterostructure MOSFET has been evaluated. The key figure of merits (FOMs) for device performance evaluation include the transconductance (g_m) gate dependent intrinsic-capacitances (C_gd and C_gs), cutoff frequency (f_T), gain bandwidth (GBW) product and output-conductance (g_d). Similarly, power-gain (G_p), power added efficiency (PAE), and output power (P_OUT) are also investigated for large-signal continuous-wave (CW) RF performance evaluation. The motive behind the study is to improve the β-Ga₂O₃ MOS device performance along with a reduction in power losses and device associated leakages. To show the applicability of the designed device in RF applications, its RF FOMs are analyzed. With the outline characteristics of the ultrathin black phosphorous layer below the β-Ga₂O₃ channel region, the proposed device results in 1.09 times improvement in f_T, with 0.7 times lower C_gs, and 3.27 dB improved G_P in comparison to the NiO-GO MOSFET. The results indicate that the designed NiO-GO/BP MOSFET has better RF performance with improved power gain and low leakages.     

非掺杂AlGaN/GaN微波功率HEMT

报道了研制的Al Ga N / Ga N微波功率HEMT,该器件采用以蓝宝石为衬底的非掺杂Al Ga N/ Ga N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Si N介质进行器件的钝化.研制的2 0 0μm栅宽T型布局Al Ga N / Ga N HEMT在1.8GHz,Vds=30 V时输出功率为2 8.93d Bm,输出功率密度达到3.9W/mm ,功率增益为15 .5 9d B,功率附加效率(PAE)为4 8.3% .在6 .2 GHz,Vds=2 5 V时该器件输出功率为2 7.0 6 d Bm ,输出功率密度为2 .5 W/ mm ,功率增益为10 .2 4 d B,PAE为35 .2 % .