导通和半绝缘衬底上的SiC MESFET

分别在导通和半绝缘4H-SiC衬底上外延生长了MESFET结构并制成器件.两种衬底上的SiC MESFET具有类似的直流特性,饱和电流为350mA/mm,最大跨导为25～30mS/mm,击穿电压大于120V.导通衬底上的SiC MESFET在2GHz 50V工作时饱和输出功率为1.75W;在相同条件下半绝缘衬底的SiC MESFET饱和输出功率为3.38W,64V工作时最大输出功率超过4W.缓冲层参数的不同是造成微波性能差异的主要原因.

高纯半绝缘4H-SiC单晶衬底Si面外延石墨烯工艺研究

高纯半绝缘SiC衬底上获得大面积、高质量石墨烯是富有挑战性的工作,外延层石墨烯材料的确认和性能表征也至关重要。研究了高纯半绝缘衬底上制备大面积外延石墨烯的工艺以及相关工艺参数(压力、温度、工艺时间)对外延石墨烯质量的影响。通过激光拉曼光谱、原子力显微镜、场发射扫面电镜等分析,测试了石墨烯材料的大小、形态,为后续工艺的改进提供参考。在1 650℃、500 Pa压力下生长2 h制备的外延石墨烯,具有更高品质和表面连续性,拉曼光谱中2D峰的半高宽(FWHM)约为34 cm^(-1),能够用单峰洛伦兹拟合,预示着单层石墨烯的形成。

国产4H-SiC SI衬底MESFET外延生长及器件研制

以国产衬底实现SiC加工工艺链为目标,采用国产4H-SiC半绝缘衬底材料外延得到4H-SiC MESFET结构材料。外延片XRD半宽43.2 arcs,方块电阻121点均匀性18.39%,随后制备出的具有直流特性的4H-SiC MESFET器件管芯,器件总栅宽250μm,饱和电流密度680 mA/mm,跨导约为20 mS/mm,在20 V下的栅漏截止漏电为10μA,2 mA下栅漏击穿电压为80 V。比例占总数的70%以上。初步实现从衬底到外延,进而实现器件的完整工艺链,为进一步的工艺循环打下良好基础。

基于半绝缘SiC衬底GaN HEMT体陷阱的效应分析

阐述采用背栅测试来表征GaN-on-SiC HEMT的体陷阱效应,过程中分别表现出两段式特征,分别对应Ⅲ族氮化物缓冲层以及半绝缘SiC衬底的加压过程。另外在Silvaco TCAD平台搭建相应的物理模型,仿真体陷阱效应以及在不同衬底电压下的电势分布。

G波段AlN/GaN HEMT外延材料

南京电子器件研究所基于MOCVD平台,在100 mm SiC半绝缘衬底上,提出恒压式气流吹扫和台阶式流场调控技术分别应用于生长AlN/GaN异质结界面和AlN势垒层,显著改善了AlN/GaN异质结界面不清晰、Al原子表面扩散长度偏低的外延难题,研制出高性能AlN/GaN HEMT外延材料。图1为AFM 5μm×5μm范围下的表面形貌,势垒层表面平整,原子台阶明显,RMS=0.3 nm,且无明显缺陷。

提高SiC MESFET功率增益的研究

在高纯半绝缘衬底上采用国产的外延技术和自己开发的器件设计及工艺技术,研制出在S波段连续波输出功率大于10 W、功率增益大于9 dB、功率附加效率不低于35%的性能样管,比研制初期的3～5 dB的功率增益得到了较大幅度的提高,初步显现了SiC器件在S波段连续波大功率、高增益方面的优势。采用亚微米光刻和低欧姆接触形成及减小附加寄生参量,使器件在更大功率输出的情况下,功率增益和功率附加效率得到了明显提升,证明采取的措施是有效的。

BCB/InP基宽带低损耗共面波导微波传输线

面向高速行波电吸收（EA）调制器的需要，设计并制作了基于苯并环丁烯（BCB）聚合物／InP衬底的宽带（0～40GHz）、低损耗微波共面波导传输线。对共面波导结构开展仿真设计，分别对BCB材料厚度、InP衬底导电率和信号电极宽度等关键参数进行了优化。结果表明，当设计的BCB膜厚为4μm、InP衬底导电率小于0．002（Ω·cm）^-1和信号线宽度为84μm时，微波传输性能可达最优。在此基础上，采用电阻率为10^8μΩ·cm的半绝缘（SI）InP衬底、涂覆4μmBCB薄膜，制作出0～40GHz范围内微波损耗小于0．5dB／mm的共面波导传输线。

GaAs、GaP、InP等Ⅲ—Ⅴ族化合物的最新动向

化合物半导体,虽然发展缓慢,然而正在从工业研究阶段走向生产阶段。但是要达到目前硅那样的发展程度,仍存在不少技术上的问题。就现阶段来说,技术上期待解决的问题有:(1)增大体积降低成本;(2)实现低位错密度;(3)控制半绝缘晶体的杂质。兹分述如下: (1)增大体积降低成本,这不仅关系到大块体单晶本身,而且也关系到降低外延生长工艺和器件工艺的成本问题,所以对其要求是强烈的。硅作为化合物半导体的先行者,现在其直径已是3～4英寸,甚至还要超过4英寸,而GaAs和InP仅有2英寸左右,根据硅的经验,要使它们突破2英寸大关,就必须实现无位错化。