Al沉积时间对Si衬底GaN材料的影响

通过改变高温AlN形核层生长时提前通入TMAl的时间,分别在Si(111)衬底上生长了4个1μm厚的GaN样品,并对每个样品的GaN外延材料进行了分析研究。通过显微镜观察发现,Al的沉积时间为12 s时,GaN材料表面光亮,基本没有裂纹。另外通过喇曼谱和光荧光谱(PL)测试得出,随着生长初期Al沉积时间的增加(8～15 s),GaN外延层的水平应力逐渐减小(由1.28 GPa减小到0.67 GPa),Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的应力较小。同时,GaN材料(002)和(102)晶面的X射线衍射摇摆曲线表明,Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的晶体质量最好。     

电子级金刚石材料生长及其MESFET器件特性

采用直流电弧喷射法制备了电子级自支撑金刚石材料。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察金刚石膜表面形貌,用Raman光谱仪和X射线衍射仪进行晶体分析及表征,结果表明,金刚石薄膜为(110)择优取向,厚度均匀,电学性能稳定。研究了抛光转速和压力对金刚石膜抛光效率的影响,抛光处理后金刚石表面粗糙度(R ms)为0.569 nm。采用氢等离子体处理方法对该样品进行处理形成p型表面沟道,并采用自对准工艺制作出具有射频特性的金刚石场效应晶体管,其饱和电流密度为330.9 mA/mm,电流截止频率f T为9.3 GHz,最大振荡频率f max为18.5 GHz。     

蓝宝石衬底上Ka波段AlN/GaN高电子迁移率晶体管

We report the DC and RF characteristics of AlN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) with the gate length of 100 nm on sapphire substrates. The device exhibits a maximum drain current density of 1.29 A/mm and a peak transconductance of 440 m S/mm. A current gain cutoff frequency and a maximum oscillation frequency of 119 GHz and 155 GHz have been obtained, respectively. Furthermore, the large signal load pull characteristics of the AlN/GaN HEMTs were measured at 29 GHz. An output power density of 429 m W/mm has been demonstrated at a drain bias of 10 V. To the authors’ best knowledge, this is the earliest demonstration of power density at the Ka band for Al N/Ga N HEMTs in the domestic, and also a high frequency of load-pull measurements for Al N/Ga N HEMTs.     

S波段系列SiC MESFET器件研制

SiC材料具有宽禁带、高电子饱和漂移速度、高击穿电压、高热导率和相对低的介电常数等优点,使SiC MESFET在微波功率等方面的应用得到了快速发展。采用国产SiC外延片,解决了欧姆接触、干法刻蚀及损伤修复等一系列工艺难题;针对不同应用背景,研制出总栅宽分别为1、5、15、20mm系列SiC MESFET样管。在2GHz脉冲状态下,300μs脉宽、10%占空比、20mm栅宽器件单胞输出功率超过80W,功率密度大于4W/mm;15mm栅宽器件在3.1~3.4GHz频带脉冲功率输出超过30W。该研究结果为SiC器件的实用化奠定了基础。     

20 W X波段GaN MMIC的研究

GaN微波单片集成电路(MMIC)具有高工作电压、高输出功率、频带宽、损耗小、效率高、体积小、抗辐照等特点,具有诱人的应用前景,成为国内外许多研究机构研究热点.与GaAs微波功率器件不同,AlGaN/GaN HEMT具有更高的功率密度,因此可以大大节约芯片尺寸;具有高的阻抗特性,更利于电路的匹配.功率MMIC就其电路形式而言分为共面波导和微带电路两种,本文研制的GaN MMIC采用微带电路形式.     

高效率X波段GaN MMIC功率放大器的研制

突破了GaN MMIC功率放大器的设计、制造、测试等关键技术,研制成功X波段GaN MMIC功率放大器。设计及优化了电路拓扑结构及电路参数,放大器芯片采用了国产外延材料及标准芯片制作工艺。单片功率放大器包含两级放大电路,采用了功率分配及合成匹配电路,输入输出阻抗均为50Ω。制作了微波测试载体及夹具,最终实现了X波段GaN MMIC功率放大器微波参数测试。在8.7～10.9 GHz频率范围内,该功率放大器输出功率大于16 W,功率增益大于14 dB,增益波动小于0.4 dB,输入驻波比小于2∶1,功率附加效率大于40%,带内效率最高达52%。     

SiC肖特基势垒二极管的反向特性

在n型4H-SiC衬底上的n型同质外延层的Si面制备了纵向肖特基势垒二极管(SBD),研究了场板、场限环及其复合结构等不同终端截止结构对于反向阻断电压与反向泄漏电流的影响。场板(FP)结构有利于提高反向阻断电压,减小反向泄漏电流。当场板长度从5μm变化到25μm,反向阻断电压随着场板长度的增加而增加。SiO2厚度对于反向阻断电压有重要的影响,当厚度为0.5μm,即大约为外延层厚度的1/20时,可以得到较大的反向阻断电压。当场限环的离子注入区域宽度从10μm变化到70μm,反向阻断电压也随之增加。FLR和FP复合结构对于改善反向阻断电压以及反向泄漏电流都有作用,同时反向阻断电压对于场板长度不再敏感。采用复合结构,在10μA反向泄漏电流下最高阻断电压达到1 300V。讨论了离子注入剂量对于反向阻断电压的影响,注入离子剂量和反向电压的关系表明SBD结构不同于传统PIN结构的要求。当采用大约为150%理想剂量的注入剂量时才可达到最高的反向阻断电压而不是其他报道的75%理想剂量,此时的注入剂量远高于PIN结构器件所需的注入剂量。     

导致 AlGaN/GaN HEMT电学性能失效的内外因素

本文研究了不同偏置条件对AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响。电场被认为是导致AlGaN/GaN HEMT器件电学性能退化的外因,陷阱则是内因。AlGaN/GaN HEMT器件的退化有两部分组成：可恢复退化与不可恢复退化。AlGaN/GaN HEMT器件中原本存在的陷阱与新产生的陷阱导致可恢复退化。     

SiC（0001）面衬底上自氧化栅介质和自对准形成石墨烯场效应晶体管

A scalable self-aligned approach is employed to fabricate monolayer graphene field-effect transistors on semi-insulated 4H-SiC （0001） substrates. The self-aligned process minimized access resistance and parasitic capacitance. Self-oxidized Al2O3, formed by deposition of 2 nm A1 followed by exposure in air to be oxidized, is used as gate dielectric and shows excellent insulation. An intrinsic cutoff frequency of 34 GHz and maximum oscillation frequency of 36.4 GHz are realized for the monolayer graphene field-effect transistor with a gate length of 0.2 μm. These studies show a pathway to fabricate graphene transistors for future applications in ultra-high frequency circuits.     

锅炉风机应用可控硅串级调速实现节能工作原理

分析了工业锅炉生产供汽过程中出力不足的原因，提出对策。