AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的高温输运性质

采用高温Hall测量仪对一个全应变和一个部分应变弛豫的AlGaN/GaN异质结构中2DEG的高温输运特性进行了研究,温度变化范围从室温到680K.研究结果表明:在高温段2DEG的迁移率主要受LO声子散射限制; 在室温,异质界面处的非均匀压电极化场对2DEG迁移率的散射也是一个主要的散射机制.同时,计算结果显示,随着温度升高,更多的电子跃迁到更高的子带,在更高的子带,其波函数逐渐扩展到AlGaN层内部以及GaN体内更深的位置,导致LO声子散射的屏蔽效应减弱且来自AlGaN层内的合金无序散射增强.     

采用ALD Al2O3作为栅介质的薄势垒增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT

本文报道了高性能的增强型（E-mode）氮化镓（GaN）基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）,该器件势垒层为5-nm厚的铝镓氮（Al0.3Ga0.7N）,并采用氮化硅（SiN）钝化来控制二维电子气（2DEG）密度。与SiN钝化不同,采用原子层淀积（ALD）技术生长的氧化铝（Al2O3）不会增强异质结中的2DEG密度。刻蚀栅区的SiN介质可以耗尽沟道电子,之后采用ALD Al2O3作为栅介质,可以实现MIS结构。栅长为1 μm的E-mode MIS-HEMT具有657mA/mm的最大饱和电流（IDS）、187mS/mm的最大跨导（gm）和1V的阈值电压（Vth）。与相应的E-mode HEMT对比,由于Al2O3栅介质的引入,使器件的性能得到了很大的提升。本文对于同时实现高的Vth和IDS提供了很好的方法。     

340 GHz GaN大功率固态倍频链

随着太赫兹技术的应用和发展,对大功率太赫兹固态源的需求愈加迫切。文中基于GaN肖特基二极管(SBD)工艺设计并制造了具有高功率输出的170 GHz和340 GHz太赫兹倍频器,实现了340 GHz大功率太赫兹固态倍频链。采用多管芯GaN SBD提高器件功率承载能力,综合开展电路优化设计提升倍频性能,通过仿真研究和实验测试,验证了倍频器设计的有效性和先进性。170 GHz倍频器的实测峰值输出功率达到580 mW,倍频效率为14.5%。340 GHz倍频器的实测峰值输出功率为66 mW,倍频效率为12.5%。该太赫兹固态倍频链性能优良,在太赫兹系统中具有重要的应用价值。     

基于p-GaN结构的GaN HEMT功率电子器件和数字电路单片集成技术

基于含p-GaN帽层的Si基GaN材料,实现了增强型GaN功率电子器件与数字电路单片集成技术的开发。在同一片晶圆上实现了增强型高压GaN器件、DCFL结构反相器和17级环形振荡器。高压GaN功率电子器件阈值电压VTH达到1.2 V,击穿电压V_(BD)达到700 V,输出电流I_D达到8 A,导通电阻R_(ON)为300 mΩ。基于E/D集成技术的DCFL结构反相器低噪声和高噪声容限分别为0.63 V和0.95 V;所研制17级环形振荡器在输入6 V条件下振荡频率345 MHz,级延时为85 ps。     

Al/AlN/Si MIS结构的电学性质

用S i(111)上M OCVD生长的晶态A lN制备出性能良好的A l/A lN/S i(111)M IS结构,用C-V技术首次系统研究了A l/A lN/S iM IS结构的电学性质。用A l/A lN/S iM IS结构的C-V技术测量了A lN的极化特性,得出A lN层的极化强度为-0.000 92 C/m2;揭示了A lN/S i界面存在连续分布的载流子陷阱态,给出了陷阱态密度在S i禁带中随能量的分布;还观察到A lN界面层存在Et-Ev(A lN)=2.55 eV的分立陷阱中心。     

AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料生长及性质研究

基于能带理论设计并利用MOCVD技术在76.2 mm蓝宝石衬底上生长了不同GaN沟道层厚度的AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料.室温霍尔测试结果表明:双异质结材料的二维电子气面密度随沟道层厚度增加有所升高并趋于饱和;二维电子气迁移率则随沟道厚度增加明显升高.200 nm厚GaN沟道的双异质结材料方块电阻平均值3...     

栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响

基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件.通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响.结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而...     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。     

金刚石 MISFET 器件的研究

Based on the hydrogen-terminated surface channel diamond material,a 1μm gate length diamond metal-insulator-semiconductor field-effect transistor（MISFET） was fabricated.The gate dielectric Al₂O₃ was formed by naturally oxidated thin Al metal layer,and a less than 2 pA gate leakage current was obtained at gate bias between -4 V and 4 V.The DC characteristic of the diamond MISFET showed a drain-current density of 80 mA/mm at drain voltage of -5 V,and a maximum transconductance of 22 mS/mm at gate-source voltage of -3 V.With the small signal measurement,a current gain cutoff frequency of 2.1 GHz was also obtained.     

自对准栅金刚石MESFET器件研究

基于表面氢化处理的金刚石材料,利用自对准栅工艺技术研制了p型金刚石肖特基栅场效应晶体管(MESFET)。利用AFM和Raman测试方法对材料的特性进行了测试及分析。同时,对研制的金刚石MESFET器件进行了TLM以及直流特性测试及性能分析。利用TLM方法测试获得的表面氢化处理金刚石材料的方阻和Au欧姆接触比接触电阻率分别为4kΩ/□和5.24×10-4Ω.cm2。研制的1μm栅长金刚石MESFET器件的最大电流在-5V偏压下达到10mA/mm以上。