虽然Ga N基高电子迁移率场效应管(HEMT)在高频大功率器件方面具有突出的优势并已经在应用领域取得了重要的进展,但由于Ga N基HEMT器件的材料缺陷密度高、高电场工作环境、Ga N基异质结特有的强极化效应以及工艺复杂等问题,使得Ga N基HEM...虽然Ga N基高电子迁移率场效应管(HEMT)在高频大功率器件方面具有突出的优势并已经在应用领域取得了重要的进展,但由于Ga N基HEMT器件的材料缺陷密度高、高电场工作环境、Ga N基异质结特有的强极化效应以及工艺复杂等问题,使得Ga N基HEMT的可靠性问题十分突出。这些问题导致现有Ga N基HEMT器件的实际表现一直与其理论值有一定差距。因此,要想实现Ga N基HEMT器件全面、广泛的商业应用,必须对其可靠性做深入的研究分析。在该文中,我们利用不同的测试方法,从不同的角度对Al Ga N/Ga N HEMT的可靠性问题进行了研究。首先,我们观察并讨论了Al Ga N/Ga N HEMT器件输运过程中由载流子的俘获导致的Kink效应。实验表明:载流子俘获过程是由高场诱导的栅极电子注入到栅极下Al Ga N势垒层中深能级的过程;载流子的去俘获过程则是由沟道中的热电子碰撞离化被俘获的电子引起的。其次,我们对Ga N基HEMT器件进行了阶梯电压应力可靠性测试,并观察到了一个临界应力电压,超过这个临界电压后Al Ga N/Ga N HEMT可以从之前的低电压应力引起的退化中逐渐恢复。研究发现:低电压应力引起的器件的退化是由电子在表面态或者体缺陷中被俘获引起的;器件性能的恢复则是由于电场诱导的载流子去俘获机制。最后,我们利用不同的测试方法详细分析了关态下Al Ga N/Ga N HEMT的击穿特性和电流传输机制。我们在三端测试中观察到了与缓冲层相关的Al Ga N/Ga N HEMT的过早硬击穿现象;然后我们利用漏极注入测试方法验证了源-漏间缓冲层漏电的存在。分析结果表明缓冲层漏电是由电场引起的势垒下降、能带弯曲和缓冲层缺陷共同决定的。在电场足够高的时候,缓冲层漏电可以引起Al Ga N/Ga N HEMT过早发生硬击穿。展开更多
Lattice matched InP based InAlAs/InGaAs HEMTs with 120GHz cutoff frequency are reported.These devices demonstrate excellent DC characteristics:the extrinsic transconductance of 600mS/mm,the threshold voltage of -1 ...Lattice matched InP based InAlAs/InGaAs HEMTs with 120GHz cutoff frequency are reported.These devices demonstrate excellent DC characteristics:the extrinsic transconductance of 600mS/mm,the threshold voltage of -1 2V,and the maximum current density of 500mA/mm.展开更多
利用Al Ga N/Ga N半导体的极化效应在异质结界面产生二维电子气(2DEG)的特性,设计了一种基于高电子迁移率场效应管(HEMT)的压强传感器;并利用标准的微电子工艺和背部深硅刻蚀技术制作了器件;对器件在不同压强下的源-漏I-V特性进行了测...利用Al Ga N/Ga N半导体的极化效应在异质结界面产生二维电子气(2DEG)的特性,设计了一种基于高电子迁移率场效应管(HEMT)的压强传感器;并利用标准的微电子工艺和背部深硅刻蚀技术制作了器件;对器件在不同压强下的源-漏I-V特性进行了测试和评价.结果表明本文设计制作的压强传感器的I-V特性对压强的变化能做出灵敏的反应.Ⅲ族氮化物半导体器件具有高速度、高灵敏、大功率和耐高温等特点,本压强传感器具有更广的应用领域.展开更多
Evolving flexible electronics requires the development of high-mobility and low-power organic field-effect transistors(OFETs)that are crucial for emerging displays,sensors,and label technologies.Among diverse material...Evolving flexible electronics requires the development of high-mobility and low-power organic field-effect transistors(OFETs)that are crucial for emerging displays,sensors,and label technologies.Among diverse materials,polymer gate dielectrics and two-dimensional(2D)organic crystals have intrinsic flexibility and natural compatibility with each other for OFETs with high performance;however,their combination lacks non-impurity and non-damage construction strategies.In this study,we developed a desirable OFET system using damage-free transfer of 2D organic single crystal,dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene on a unique polymer dielectric layer,poly(amic acid)(PAA).Benefiting from the unique PAA surface nanostructure and the long-range ordered characteristics of the 2D organic single crystal,the resulting OFETs show remarkable performance with high mobility and low operating voltage of 18.7 cm^(2) V^(−1) s^(−1) and−3 V,respectively.The result indicates that combining polymer gate dielectric with 2D organic single crystal using a high-quality method can produce flexible electronic devices with high performance.展开更多
文摘虽然Ga N基高电子迁移率场效应管(HEMT)在高频大功率器件方面具有突出的优势并已经在应用领域取得了重要的进展,但由于Ga N基HEMT器件的材料缺陷密度高、高电场工作环境、Ga N基异质结特有的强极化效应以及工艺复杂等问题,使得Ga N基HEMT的可靠性问题十分突出。这些问题导致现有Ga N基HEMT器件的实际表现一直与其理论值有一定差距。因此,要想实现Ga N基HEMT器件全面、广泛的商业应用,必须对其可靠性做深入的研究分析。在该文中,我们利用不同的测试方法,从不同的角度对Al Ga N/Ga N HEMT的可靠性问题进行了研究。首先,我们观察并讨论了Al Ga N/Ga N HEMT器件输运过程中由载流子的俘获导致的Kink效应。实验表明:载流子俘获过程是由高场诱导的栅极电子注入到栅极下Al Ga N势垒层中深能级的过程;载流子的去俘获过程则是由沟道中的热电子碰撞离化被俘获的电子引起的。其次,我们对Ga N基HEMT器件进行了阶梯电压应力可靠性测试,并观察到了一个临界应力电压,超过这个临界电压后Al Ga N/Ga N HEMT可以从之前的低电压应力引起的退化中逐渐恢复。研究发现:低电压应力引起的器件的退化是由电子在表面态或者体缺陷中被俘获引起的;器件性能的恢复则是由于电场诱导的载流子去俘获机制。最后,我们利用不同的测试方法详细分析了关态下Al Ga N/Ga N HEMT的击穿特性和电流传输机制。我们在三端测试中观察到了与缓冲层相关的Al Ga N/Ga N HEMT的过早硬击穿现象;然后我们利用漏极注入测试方法验证了源-漏间缓冲层漏电的存在。分析结果表明缓冲层漏电是由电场引起的势垒下降、能带弯曲和缓冲层缺陷共同决定的。在电场足够高的时候,缓冲层漏电可以引起Al Ga N/Ga N HEMT过早发生硬击穿。
文摘Lattice matched InP based InAlAs/InGaAs HEMTs with 120GHz cutoff frequency are reported.These devices demonstrate excellent DC characteristics:the extrinsic transconductance of 600mS/mm,the threshold voltage of -1 2V,and the maximum current density of 500mA/mm.
文摘利用Al Ga N/Ga N半导体的极化效应在异质结界面产生二维电子气(2DEG)的特性,设计了一种基于高电子迁移率场效应管(HEMT)的压强传感器;并利用标准的微电子工艺和背部深硅刻蚀技术制作了器件;对器件在不同压强下的源-漏I-V特性进行了测试和评价.结果表明本文设计制作的压强传感器的I-V特性对压强的变化能做出灵敏的反应.Ⅲ族氮化物半导体器件具有高速度、高灵敏、大功率和耐高温等特点,本压强传感器具有更广的应用领域.
基金financially supported by the National Key R&D Program(2021YFA0717900)the National Natural Science Foundation of China(91833306,51725304,51903186,and 62004138)Beijing National Laboratory for Molecular Sciences(BNLMS202006)。
文摘Evolving flexible electronics requires the development of high-mobility and low-power organic field-effect transistors(OFETs)that are crucial for emerging displays,sensors,and label technologies.Among diverse materials,polymer gate dielectrics and two-dimensional(2D)organic crystals have intrinsic flexibility and natural compatibility with each other for OFETs with high performance;however,their combination lacks non-impurity and non-damage construction strategies.In this study,we developed a desirable OFET system using damage-free transfer of 2D organic single crystal,dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene on a unique polymer dielectric layer,poly(amic acid)(PAA).Benefiting from the unique PAA surface nanostructure and the long-range ordered characteristics of the 2D organic single crystal,the resulting OFETs show remarkable performance with high mobility and low operating voltage of 18.7 cm^(2) V^(−1) s^(−1) and−3 V,respectively.The result indicates that combining polymer gate dielectric with 2D organic single crystal using a high-quality method can produce flexible electronic devices with high performance.
