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Research on self-supporting T-shaped gate structure of GaN-based HEMT devices
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作者 张鹏 李苗 +2 位作者 陈俊文 刘加志 马晓华 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期551-555,共5页
A self-supporting T-shaped gate(SST-gate) GaN device and process method using electron beam lithography are proposed.An AlGaN/GaN high-electron-mobility transistor(HEMT) device with a gate length of 100 nm is fabricat... A self-supporting T-shaped gate(SST-gate) GaN device and process method using electron beam lithography are proposed.An AlGaN/GaN high-electron-mobility transistor(HEMT) device with a gate length of 100 nm is fabricated by this method.The current gain cutoff frequency(f_(T)) is 60 GHz,and the maximum oscillation frequency(f_(max)) is 104 GHz.The current collapse has improved by 13% at static bias of(V_(GSQ),V_(DSQ))=(-8 V,10 V),and gate manufacturing yield has improved by 17% compared with the traditional floating T-shaped gate(FT-gate) device. 展开更多
关键词 GAN high-electron-mobility transistor(hemt) SELF-SUPPORTING T-GATE
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Field plate structural optimization for enhancing the power gain of GaN-based HEMTs 被引量:1
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作者 张凯 曹梦逸 +5 位作者 雷晓艺 赵胜雷 杨丽媛 郑雪峰 马晓华 郝跃 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第9期574-578,共5页
A novel source-connected field plate structure, featuring the same photolithography mask as the gate electrode, is proposed as an improvement over the conventional field plate (FP) techniques to enhance the frequenc... A novel source-connected field plate structure, featuring the same photolithography mask as the gate electrode, is proposed as an improvement over the conventional field plate (FP) techniques to enhance the frequency performance in GaN-based HEMTs. The influences of the field plate on frequency and breakdown performance are investigated simul- taneously by using a two-dimensional physics-based simulation. Compared with the conventional T-gate structures with a field plate length of 1.2 gm, this field plate structure can induce the small signal power gain at 10 GHz to increase by 5-9.5 dB, which depends on the distance between source FP and dramatically shortened gate FE This technique minimizes the parasitic capacitances, especially the gate-to-drain capacitance, showing a substantial potential for millimeter-wave, high power applications. 展开更多
关键词 gan-based hemts breakdown characteristics field plates power gain
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Analysis of the decrease of two-dimensional electron gas concentration in GaN-based HEMT caused by proton irradiation 被引量:1
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作者 汤金金 刘贵鹏 +2 位作者 宋家毓 赵桂娟 杨建红 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第2期467-471,共5页
Gallium nitride(Ga N)-based high electron mobility transistors(HEMTs)that work in aerospace are exposed to particles radiation,which can cause the degradation in electrical performance.We investigate the effect of pro... Gallium nitride(Ga N)-based high electron mobility transistors(HEMTs)that work in aerospace are exposed to particles radiation,which can cause the degradation in electrical performance.We investigate the effect of proton irradiation on the concentration of two-dimensional electron gas(2 DEG)in Ga N-based HEMTs.Coupled Schr¨odinger’s and Poisson’s equations are solved to calculate the band structure and the concentration of 2 DEG by the self-consistency method,in which the vacancies caused by proton irradiation are taken into account.Proton irradiation simulation for Ga N-based HEMT is carried out using the stopping and range of ions in matter(SRIM)simulation software,after which a theoretical model is established to analyze how proton irradiation affects the concentration of 2 DEG.Irradiated by protons with high fluence and low energy,a large number of Ga vacancies appear inside the device.The results indicate that the ionized Ga vacancies in the Ga N cap layer and the Al Ga N layer will affect the Fermi level,while the Ga vacancies in the Ga N layer will trap the two-dimensional electrons in the potential well.Proton irradiation significantly reduced the concentration of 2 DEG by the combined effect of these two mechanisms. 展开更多
关键词 proton irradiation gan-based hemt two-dimensional electron concentration
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The effect of a HfO_2 insulator on the improvement of breakdown voltage in field-plated GaN-based HEMT 被引量:1
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作者 毛维 杨翠 +11 位作者 郝跃 马晓华 王冲 张进成 刘红侠 毕志伟 许晟瑞 杨林安 杨凌 张凯 张乃千 裴轶 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第9期365-371,共7页
A GaN/A10.3Ga0.TN/A1N/GaN high-electron mobility transistor utilizing a field plate (with a 0.3 μm overhang towards the drain and a 0.2 μm overhang towards the source) over a 165-nm sputtered HfO2 insulator (HfO2... A GaN/A10.3Ga0.TN/A1N/GaN high-electron mobility transistor utilizing a field plate (with a 0.3 μm overhang towards the drain and a 0.2 μm overhang towards the source) over a 165-nm sputtered HfO2 insulator (HfO2-FP- HEMT) is fabricated on a sapphire substrate. Compared with the conventional field-plated HEMT, which has the same geometric structure but uses a 60-nm SiN insulator beneath the field plate (SiN-FP-HEMT), the HfO2-FP-HEMT exhibits a significant improvement of the breakdown voltage (up to 181 V) as well as a record field-plate efficiency (up to 276 V/μm). This is because the HfO2 insulator can further improve the modulation of the field plate on the electric field distribution in the device channel, which is proved by the numerical simulation results. Based on the simulation results, a novel approach named the proportional design is proposed to predict the optimal dielectric thickness beneath the field plate. It can simplify the field-plated HEMT design significantly. 展开更多
关键词 Hf02 insulator HfO2-FP-hemt FP efficiency proportional design
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A Novel High Performance of GaN-Based HEMT with Two Channel Layers of GaN/InAlGaN
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作者 Reza Karami Masoud Sabaghi Massoud Masoumi 《World Journal of Engineering and Technology》 2017年第2期324-332,共9页
The potential impact of GaN-based high electron mobility transistor (HEMT) with two channel layers of GaN/InAlGaN is reported. Using two-dimensional and two-carrier device simulations, we investigate the device perfor... The potential impact of GaN-based high electron mobility transistor (HEMT) with two channel layers of GaN/InAlGaN is reported. Using two-dimensional and two-carrier device simulations, we investigate the device performance focusing on the electrical potential, electron concentration, breakdown voltage and transconductance (gm). Also, the results have been compared with structure of AlGaN/GaN HEMT. Our simulation results reveal that the proposed structure increases electron concentration, breakdown voltage and transconductance;and reduces the leakage current. Also, the mole fraction of aluminum in the InAlGaN has been optimized to create the best performing device. 展开更多
关键词 MOLE FRACTION GaN/InAlGaN BREAKDOWN Voltage High Electron Mobility Transistor (hemt)
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GaN HEMT源漏通道区电阻的自热和准饱和效应模型
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作者 姚若河 姚永康 耿魁伟 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-8,共8页
GaN HEMT在栅极与源极和漏极之间存在一段通道区域,在等效电路模型中通常等效为一电阻,称为源漏通道区电阻R_(D,S)。准确构建GaN HEMT R_(D,S)模型,对于分析GaN HEMT直流和射频特性,构建GaN HEMT大信号模型具有十分重要的意义。本研究... GaN HEMT在栅极与源极和漏极之间存在一段通道区域,在等效电路模型中通常等效为一电阻,称为源漏通道区电阻R_(D,S)。准确构建GaN HEMT R_(D,S)模型,对于分析GaN HEMT直流和射频特性,构建GaN HEMT大信号模型具有十分重要的意义。本研究给出考虑自热和准饱和效应的R_(D,S)模型。首先由源漏通道区温度T_(CH)与耗散功率P_(diss)的关系,推导出非线性自热效应模型。进一步基于准饱和效应和Trofimenkoff模型,给出源漏通道区电子漂移速度与电场强度的关系表达式,构建非线性R_(D,S)模型。在环境温度Tamb=300~500 K时,源漏通道区二维电子气2DEG面密度n_(S,acc)(T_(CH))和迁移率μ_(acc)(T_(CH))随T_(CH)的升高而下降,这导致低偏置条件下的源漏通道区电阻R_(D0,S0)随T_(CH)呈非线性增长。将本研究和文献报道的R_(D,S)模型与TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真数据进行对比,结果显示:本研究与文献报道的漏通道区电阻RD模型的平均相对误差分别为0.32%和1.78%,均方根误差(RMSE)分别为0.039和0.20Ω;RS模型的平均相对误差分别为0.76%和1.73%,RMSE分别为0.023和0.047Ω。与文献报道的实验数据进行对比,结果显示:本研究与文献RD模型的平均相对误差分别为0.91%和1.59%,RMSE分别为0.012和0.015Ω;RS平均相对误差分别为1.22%和2.77%,RMSE分别为0.0015和0.0034Ω。本研究提出的R_(D,S)模型具有更低的平均相对误差和均方根误差,能够更加准确地表征GaN HEMT线性工作区R_(D,S)随漏源电流I_(DS)的变化。可将本模型用于器件的设计优化,也可作为Spice模型用于电路仿真。 展开更多
关键词 源漏通道区电阻 GaN hemts 自热效应 准饱和效应
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一种抑制栅极正负向串扰的GaN HEMT无源驱动电路
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作者 王忠 秦世清 +1 位作者 王福学 边国辉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第5期483-491,共9页
GaN器件由于其更快的开关速度,比硅器件更容易发生严重的开关振荡,也更容易受到栅源电压振荡的影响。为了抑制GaN基半桥结构中的串扰,提出了一种抑制GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)栅极正负向串扰的无源钳位驱动电路来抑制栅源电压振荡。... GaN器件由于其更快的开关速度,比硅器件更容易发生严重的开关振荡,也更容易受到栅源电压振荡的影响。为了抑制GaN基半桥结构中的串扰,提出了一种抑制GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)栅极正负向串扰的无源钳位驱动电路来抑制栅源电压振荡。采用基本无源元件建立自举驱动回路,并增加三极管以构成从驱动电路到GaN HEMT的低阻抗米勒电流路径,抑制正负向串扰。在LTspice软件下进行电路模拟仿真,并搭建实验平台进行实测验证,结果表明栅源电压的最大正向串扰可降至1.2 V,最大负向串扰可降至1.6 V,漏源电流的正向和负向串扰均降至2 A以下,证明该电路对栅源电压以及漏源电流的振荡均有良好的抑制效果。 展开更多
关键词 GaN高电子迁移率晶体管(hemt) 驱动电路 串扰 桥式电路 电路振荡
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双栅GaN HEMT生物传感器仿真研究
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作者 王保柱 刘莎 +2 位作者 张明 杨琳 段磊 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第4期411-416,共6页
GaN HEMT因具有优异的高灵敏度、快速响应特性、电学特性和生物相容性,其在生物传感领域具有广泛的应用潜力。为提升GaN HEMT生物传感器直接检测生物分子的灵敏度,提出了一种双栅结构分析模型,并使用Silvaco TCAD工具研究了其电学特性... GaN HEMT因具有优异的高灵敏度、快速响应特性、电学特性和生物相容性,其在生物传感领域具有广泛的应用潜力。为提升GaN HEMT生物传感器直接检测生物分子的灵敏度,提出了一种双栅结构分析模型,并使用Silvaco TCAD工具研究了其电学特性。从漏极电流、阈值电压和电势方面分析了单栅和双栅器件的结构特性,比较了其灵敏度。研究表明,在特定生物分子(尿酸酶、链霉亲和素、蛋白质和胆固醇氧化酶)的检测中,双栅GaN HEMT生物传感器的灵敏度分别比单栅器件高1.55%,2.18%,1.07%和3.3%。其中,增加空腔长度可以为生物分子与生物功能化层(AlGaN)的相互作用提供更多的面积,从而使传感器的灵敏度增加。因此,双栅和较大空腔的GaN HEMT生物传感器器件更适用于高灵敏度的应用。 展开更多
关键词 双栅 生物传感器 GAN hemt 灵敏度
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非分段GaN HEMT EF2类功率放大器理论研究
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作者 于莉媛 徐国龙 褚泰然 《现代电子技术》 北大核心 2024年第12期15-20,共6页
目前,增强型氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的仿真模型存在仿真时间长、复杂度高且收敛性不好等问题。为了解决GaN HEMT器件在电力电子电路中仿真收敛性和准确性差的问题,提出一种非分段的GaN HEMT SPICE模型。使用非分段连续方程... 目前,增强型氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的仿真模型存在仿真时间长、复杂度高且收敛性不好等问题。为了解决GaN HEMT器件在电力电子电路中仿真收敛性和准确性差的问题,提出一种非分段的GaN HEMT SPICE模型。使用非分段连续方程对GaN HEMT器件的静态和动态特性进行建模;再对GaN HEMT的输出特性进行仿真,并与Si MOSFET的仿真结果进行对比。仿真结果表明,所提模型的收敛性较好,收敛速度快,有较高的准确性。另外,将此模型应用于EF2类功率放大器中,研究该模型对传输效率的影响。仿真结果进一步表明:该模型具有良好的收敛性;且当开关频率为10~20 MHz,输入功率为75 W时,输出功率可达73 W,传输效率为95%,这也证明了GaN HEMT器件可以提高EF2类功率放大器的传输效率。 展开更多
关键词 GaN hemt EF2类放大器 I-V特性 电子电路 Si MOSFET 传输效率
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AlGaN/GaN HEMT器件高温栅偏置应力后栅极泄漏电流机制分析
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作者 陈欢欢 张贺秋 +9 位作者 邢鹤 夏晓川 张振中 蔡涛 叶宇帆 郭文平 席庆南 黄慧诗 梁晓华 梁红伟 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期90-95,共6页
AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅特性会受到温度应力和电应力的影响.在高温栅偏置(HTGB)应力下,器件的栅特性会发生退化,如栅极泄漏电流增大.为了研究退化机理,分析了AlGaN/GaN HEMT在栅电压为-2 V时,250℃高温应力作用后的栅极... AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅特性会受到温度应力和电应力的影响.在高温栅偏置(HTGB)应力下,器件的栅特性会发生退化,如栅极泄漏电流增大.为了研究退化机理,分析了AlGaN/GaN HEMT在栅电压为-2 V时,250℃高温应力作用后的栅极泄漏电流机制.随着HTGB时间的增加,栅极泄漏电流持续增大,受到应力器件在室温下静置后栅极泄漏电流密度恢复约20%.结果表明,在正向偏置范围内,栅极泄漏电流是由热电子发射(TE)引起的.在反向偏置范围内,普尔-弗伦克尔(PF)发射在小电压范围内占主导地位.阈值电压附近的范围由势垒层中的陷阱辅助隧穿(TAT)引起;在大电压范围内,福勒-诺德海姆(FN)隧穿导致栅极发生泄漏. 展开更多
关键词 AlGaN/GaN hemt 高温栅偏置应力 栅极泄漏电流机制
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AlGaN/GaN HEMT小信号放大电路设计及放大增益预测
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作者 叶宇帆 张贺秋 +4 位作者 夏晓川 郭文平 黄慧诗 梁晓华 梁红伟 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期412-417,共6页
采用计算机辅助设计技术(TCAD)对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了仿真,并利用Multisim设计了AlGaN/GaN HEMT器件的低频小信号放大电路.由于GaN材料的宽带隙和高载流子迁移率,HEMT器件可以在空间科学应用中取代Si基MOSFET.T... 采用计算机辅助设计技术(TCAD)对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了仿真,并利用Multisim设计了AlGaN/GaN HEMT器件的低频小信号放大电路.由于GaN材料的宽带隙和高载流子迁移率,HEMT器件可以在空间科学应用中取代Si基MOSFET.TCAD的仿真结果通过与测试结果的比较进行了修正.通过Multisim仿真结果与搭建的AlGaN/GaN HEMT共源共栅放大电路的测试结果对放大电路的放大特性进行了验证.以此为基础,利用TCAD模拟改变了结构参数的器件特性并采用改进了结构参数的AlGaN/GaN HEMT设计共源共栅放大电路.仿真结果表明,该放大电路在低频和室温下的电压放大能力可达6 200倍. 展开更多
关键词 AlGaN/GaN hemt TCAD仿真 放大增益 小信号模型
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基于AlGaN/GaN HEMT外差探测器的太赫兹线阵列矢量探测系统
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作者 王凯出 丁青峰 +7 位作者 周奇 蔡昕航 张金峰 朱凯强 翟振钧 孙厚军 王林军 秦华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期166-175,共10页
为了研究AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)外差探测器应用于太赫兹来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计领域的可行性及量化性能指标,基于AlGaN/GaN HEMT 243GHz外差探测器搭建了太赫兹波线阵... 为了研究AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)外差探测器应用于太赫兹来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计领域的可行性及量化性能指标,基于AlGaN/GaN HEMT 243GHz外差探测器搭建了太赫兹波线阵列矢量探测系统,实现了太赫兹连续波的相位分布和来波方向的测量。该系统的核心器件为准光-波导耦合的太赫兹外差探测器线阵列组件,阵元平均噪声等效功率(Noise-Equivalent-Power,NEP)为-123.89dBm/Hz。通过测试,表明该系统相位解析稳定度优于0.6°,线阵列组件法线(阵列芯片的垂线)方向左右11°以内的太赫兹来波方向的检测误差小于0.25°。讨论了存在误差的原因及可能的解决方案,为后续基于AlGaN/GaN HEMT面阵列的太赫兹相控阵雷达及定向通信系统的研制提供了基础。 展开更多
关键词 太赫兹来波方向(DOA)估计 阵列混频器 外差(相干)探测 氮化镓hemt
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31.38 Gb/s GaN-based LED array visible light communication system enhanced with V-pit and sidewall quantum well structure 被引量:2
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作者 Zengyi Xu Wenqing Niu +12 位作者 Yu Liu Xianhao Lin Jifan Cai Jianyang Shi Xiaolan Wang Guangxu Wang Jianli Zhang Fengyi Jiang Zhixue He Shaohua Yu Chao Shen Junwen Zhang Nan Chi 《Opto-Electronic Science》 2023年第5期12-24,共13页
Although the 5G wireless network has made significant advances,it is not enough to accommodate the rapidly rising requirement for broader bandwidth in post-5G and 6G eras.As a result,emerging technologies in higher fr... Although the 5G wireless network has made significant advances,it is not enough to accommodate the rapidly rising requirement for broader bandwidth in post-5G and 6G eras.As a result,emerging technologies in higher frequencies including visible light communication(VLC),are becoming a hot topic.In particular,LED-based VLC is foreseen as a key enabler for achieving data rates at the Tb/s level in indoor scenarios using multi-color LED arrays with wavelength division multiplexing(WDM)technology.This paper proposes an optimized multi-color LED array chip for high-speed VLC systems.Its long-wavelength GaN-based LED units are remarkably enhanced by V-pit structure in their efficiency,especially in the“yellow gap”region,and it achieves significant improvement in data rate compared with earlier research.This work investigates the V-pit structure and tries to provide insight by introducing a new equivalent circuit model,which provides an explanation of the simulation and experiment results.In the final test using a laboratory communication system,the data rates of eight channels from short to long wavelength are 3.91 Gb/s,3.77 Gb/s,3.67 Gb/s,4.40 Gb/s,3.78 Gb/s,3.18 Gb/s,4.31 Gb/s,and 4.35 Gb/s(31.38 Gb/s in total),with advanced digital signal processing(DSP)techniques including digital equalization technique and bit-power loading discrete multitone(DMT)modulation format. 展开更多
关键词 gan-based LED LED array VLC V-pit sidewall quantum well high-frequency response
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增强型p⁃GaN栅HEMT器件的抗辐照性能研究
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作者 胡壮壮 王登贵 +3 位作者 李雪 周建军 孔月婵 陈堂胜 《固体电子学研究与进展》 CAS 2024年第3期201-205,共5页
为研究应用于宇航领域增强型GaN HEMT器件的抗辐照性能,制备了导通电流为20 A、击穿电压为345 V的增强型p-GaN栅HEMT器件,并分别研究了器件抗总剂量效应能力与抗单粒子效应能力。实验结果表明,研制的增强型p-GaN栅HEMT器件在辐照剂量率... 为研究应用于宇航领域增强型GaN HEMT器件的抗辐照性能,制备了导通电流为20 A、击穿电压为345 V的增强型p-GaN栅HEMT器件,并分别研究了器件抗总剂量效应能力与抗单粒子效应能力。实验结果表明,研制的增强型p-GaN栅HEMT器件在辐照剂量率为1.55 rad(Si)/s、累积总剂量为300 krad(Si)的条件下,器件的阈值电压保持不变,同时器件在传能线密度为37.3 MeV/(mg·cm^(2))的离子辐照下,仍然实现了大于300 V的击穿电压。表明研制的增强型p-GaN栅HEMT器件具有良好的抗辐照能力。 展开更多
关键词 p⁃GaN栅hemt器件 总剂量效应 单粒子效应
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GaN HEMT栅偏置电压与反向传导电压的解耦合研究
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作者 周峰 荣玉 +1 位作者 郑有炓 陆海 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第3期264-269,共6页
第三代宽禁带氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的反向传导特性由于受到栅极偏置的控制作用,限制了器件在双向DC/DC变换器等场景中的实用化发展。通过采用源极控制p-GaN区域的结构设计,使得部分异质结导电沟道受到源极控制,实现了反... 第三代宽禁带氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的反向传导特性由于受到栅极偏置的控制作用,限制了器件在双向DC/DC变换器等场景中的实用化发展。通过采用源极控制p-GaN区域的结构设计,使得部分异质结导电沟道受到源极控制,实现了反向传导电压与栅极偏置电压的解耦合,有效解决了负栅偏压下器件的反向传导特性退化难题。研究表明,当器件p-GaN层上方的源控金属块和栅极金属块长度比值为1∶1时,有利于实现正向与反向传导性能的最佳折中。在150℃高温下,采用新结构设计的GaN HEMT维持了低开启反向传导能力。双脉冲动态开关测试表明,器件具有快速开关能力。器件制备工艺简单,兼容现有的GaN HEMT工艺流程,有望促进GaN功率半导体器件技术在变换器应用领域的实用化发展。 展开更多
关键词 GaN hemt 反向传导能力 栅偏置电压 双脉冲开关 双向变换器
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AlN/β-Ga_(2)O_(3)HEMT直流特性仿真
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作者 贺小敏 唐佩正 +4 位作者 张宏伟 张昭 胡继超 李群 蒲红斌 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第5期766-772,共7页
本文利用器件仿真软件对AlN/β-Ga_(2)O_(3)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的直流特性进行研究。由于AlN具有很强的极化效应,在AlN/β-Ga_(2)O_(3)异质结界面处产生高浓度二维电子气(2DEG),使AlN/β-Ga_(2)O_(3)异质结基HEMT具有更加优... 本文利用器件仿真软件对AlN/β-Ga_(2)O_(3)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的直流特性进行研究。由于AlN具有很强的极化效应,在AlN/β-Ga_(2)O_(3)异质结界面处产生高浓度二维电子气(2DEG),使AlN/β-Ga_(2)O_(3)异质结基HEMT具有更加优越的器件性能。理论计算得到AlN/β-Ga_(2)O_(3)异质结界面处产生的面电荷密度为2.75×10^(13) cm^(-2)。通过分析器件的能带结构、沟道电子浓度分布,研究AlN势垒层厚度、栅极长度、栅漏间距,以及金属功函数等参数对器件转移特性和输出特性的影响。结果表明:随着AlN势垒层厚度的增大,阈值电压减小,最大跨导减小,沟道电子浓度增大使饱和漏电流增大;随着栅极长度缩短,跨导增大,当栅极长度缩短至0.1μm时,器件出现了短沟道效应,并且随着栅极长度的缩短,栅下沟道区电子浓度增大,而电子速度基本不变,导致饱和漏电流增大,导通电阻减小,并且器件的饱和特性变差;随着栅漏间距的增大,跨导增大,沟道区电子浓度不变,而电子速度略有增加,导致饱和漏电流增大;肖特基栅金属功函数的增加会增大阈值电压,不会改变器件跨导,沟道电子浓度减小导致饱和漏电流减小。上述结论为后面的器件的优化改进提供了理论依据。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) ALN hemt 阈值电压 跨导 饱和漏电流
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电流增益截止频率为441 GHz的InGaAs/InAlAs InP HEMT
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作者 封瑞泽 曹书睿 +4 位作者 冯识谕 周福贵 刘同 苏永波 金智 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期329-333,共5页
本文设计并制作了fT>400 GHz的In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMT)。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm,栅宽为2×50μm。最大漏极电流IDS.max为957 mA/mm,最大跨导gm.... 本文设计并制作了fT>400 GHz的In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMT)。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm,栅宽为2×50μm。最大漏极电流IDS.max为957 mA/mm,最大跨导gm.max为1265 mS/mm。即使在相对较小的VDS=0.7 V下,电流增益截止频率fT达到了441 GHz,最大振荡频率fmax达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。 展开更多
关键词 铟磷高电子迁移率晶体管(InP hemts) INGAAS/INALAS 电流增益截止频率(f_(T)) 最大振荡频率(f_(max)) 栅槽
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Pd/Ga_(2)O_(3)/AlGaN/GaN HEMT基氢气传感器研究
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作者 钟远婷 孙爱发 +1 位作者 刘阳泉 钟爱华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期18-21,共4页
氢气易燃易爆,因此需要海量快速响应的氢气传感器对加氢站、运输车及氢能源汽车等氢能源各个环节进行预警预报。本文研究了基于贵金属钯(Pd)为栅极的高速二维电子气晶体管(HEMT)型氢气传感器,金属Pd栅极为敏感电极,Ti/Al/Ti/Au为源漏极... 氢气易燃易爆,因此需要海量快速响应的氢气传感器对加氢站、运输车及氢能源汽车等氢能源各个环节进行预警预报。本文研究了基于贵金属钯(Pd)为栅极的高速二维电子气晶体管(HEMT)型氢气传感器,金属Pd栅极为敏感电极,Ti/Al/Ti/Au为源漏极。结果表明:该晶体管开关比为3.58×10^(7)。实验研究了不同厚度Ga_(2)O_(3)插入层对氢气响应特性的影响规律。随着Ga_(2)O_(3)插入层的厚度增大,传感器的饱和体积分数明显增大,从1×10^(-3)提高到7×10^(-3)。对于Ga_(2)O_(3)插入层厚度为10 nm的器件,其综合性能最好,饱和浓度为5×10^(-3),且具有很高的响应度,1×10^(-3)时的响应度为4300%。特别地,其响应速度非常快,最快可以2 s内完成氢气检测。 展开更多
关键词 氧化镓薄膜 氢气传感器 hemt 选择性
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AlN/β-Ga_(2)O_(3)HEMT频率特性仿真研究
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作者 贺小敏 唐佩正 +3 位作者 刘若琪 宋欣洋 胡继超 苏汉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第8期1361-1368,共8页
器件的频率特性影响较为复杂,本文利用Sentaurus TCAD研究了AlN势垒层厚度、栅长、栅漏间距和功函数对AlN/β-Ga_(2)O_(3)高电子迁移率晶体管(HEMT)频率特性的影响,得到以下结论:随着AlN势垒层厚度从10 nm增加到25 nm,截止频率(f_(T))... 器件的频率特性影响较为复杂,本文利用Sentaurus TCAD研究了AlN势垒层厚度、栅长、栅漏间距和功函数对AlN/β-Ga_(2)O_(3)高电子迁移率晶体管(HEMT)频率特性的影响,得到以下结论:随着AlN势垒层厚度从10 nm增加到25 nm,截止频率(f_(T))和最高振荡频率(f_(max))分别增加了18和17 GHz,栅电容减小是f_(T)增加的主要原因,同时研究表明势垒层厚度减小有利于增强栅极对沟道电子的控制。栅长从0.9μm减小到0.1μm,f_(T)和f_(max)分别增加了84和98 GHz,其对频率特性的影响远远超过了势垒层厚度;栅长小于0.1μm时,发生短沟道效应。栅漏间距增大时,f_(T)微弱减小,在源电阻和f_(T)共同减小作用下,器件仅在栅源电压(V_(GS))大于-1.2 V时,f_(max)与f_(T)的变化趋势相同。功函数几乎不会影响器件的f_(T)和f_(max),但是功函数的增加改善了器件的夹断特性。本文研究表明,在栅长缩短的同时,增加AlN势垒层厚度、栅漏间距和功函数可以在提高频率特性的同时改善器件的夹断特性,对AlN/β-Ga_(2)O_(3) HEMT器件的设计有一定的指导意义。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) ALN hemt 截止频率 最高振荡频率
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具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiN_(x)/AlN/GaN毫米波MIS-HEMTs
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作者 袁静 景冠军 +7 位作者 王建超 汪柳 高润华 张一川 姚毅旭 魏珂 李艳奎 陈晓娟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期200-206,共7页
文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显... 文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^(-19)cm^(-2),提取的界面态密度为10^(10)~10^(12)cm^(-2)eV^(-1),表明MOCVD原位生长的SiN_(x)可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15μm的器件在2 V的栅极电压(Vgs)下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率(fT)和最大功率截止频率(fMAX)分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数(NFmin)为1.07 dB,增益为9.93 dB。Vds=6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率(OIP3)为32.6 dBm,OIP3/Pdc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_(x)/AlN界面,SiN_(x)/AlN/GaN MISHEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。 展开更多
关键词 SiN_(x)栅介质 MOCVD MIS-hemts 界面态 低噪声 线性度 毫米波
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