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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 被引量:1
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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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200 mm高纯半绝缘SiC衬底AlGaN/GaN HEMT外延材料
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作者 张东国 李忠辉 +5 位作者 魏汝省 杨乾坤 彭大青 李传皓 罗伟科 王克超 《固体电子学研究与进展》 CAS 2024年第1期F0003-F0003,共1页
南京电子器件研究所采用国产200 mm高纯半绝缘SiC衬底,提出衬底高温刻蚀、GaN外延模式调控应力等技术,有效解决了高温下衬底边缘突翘和薄膜异质生长应力大等问题,显著降低了大尺寸外延材料的翘曲度,研制出高质量200 mm SiC衬底AlGaN/GaN... 南京电子器件研究所采用国产200 mm高纯半绝缘SiC衬底,提出衬底高温刻蚀、GaN外延模式调控应力等技术,有效解决了高温下衬底边缘突翘和薄膜异质生长应力大等问题,显著降低了大尺寸外延材料的翘曲度,研制出高质量200 mm SiC衬底AlGaN/GaN HEMT外延材料(图1)。外延材料测试结果表明,二维电子气室温迁移率达到2 231 cm^(2)/(V·s),方块电阻片内不均匀性为2.3%(图2),GaN(0002)和(1012)面XRD摇摆曲线半高宽分别达到143 arcsec和233 arcsec,圆片弯曲度和翘曲度分别达到-18.7μm和27.1μm(图3)。材料显示了优良的结晶质量和电学特性,为GaN微波毫米波功率器件和MMIC应用奠定了良好的技术基础。 展开更多
关键词 algan/gan 外延材料 二维电子气 半绝缘 微波毫米波 方块电阻 摇摆曲线 迁移率
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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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11.2 W/mm power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors on a GaN substrate 被引量:1
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作者 Yansheng Hu Yuangang Wang +11 位作者 Wei Wang Yuanjie Lv Hongyu Guo Zhirong Zhang Hao Yu Xubo Song Xingye zhou Tingting Han Shaobo Dun Hongyu Liu Aimin Bu Zhihong Feng 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2024年第1期38-41,共4页
In this letter,high power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors(HEMTs)on a freestanding GaN substrate are reported.An asymmetricΓ-shaped 500-nm gate with a field plate of 650 nm is introduced to improv... In this letter,high power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors(HEMTs)on a freestanding GaN substrate are reported.An asymmetricΓ-shaped 500-nm gate with a field plate of 650 nm is introduced to improve microwave power performance.The breakdown voltage(BV)is increased to more than 200 V for the fabricated device with gate-to-source and gate-to-drain distances of 1.08 and 2.92μm.A record continuous-wave power density of 11.2 W/mm@10 GHz is realized with a drain bias of 70 V.The maximum oscillation frequency(f_(max))and unity current gain cut-off frequency(f_(t))of the AlGaN/GaN HEMTs exceed 30 and 20 GHz,respectively.The results demonstrate the potential of AlGaN/GaN HEMTs on freestanding GaN substrates for microwave power applications. 展开更多
关键词 freestanding gan substrates algan/gan HEMTs continuous-wave power density breakdown voltage Γ-shaped gate
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具有微型倾斜栅场板的高频AlGaN/GaN HEMT器件结构研究
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作者 黄真通 宓珉瀚 +2 位作者 王鹏飞 马晓华 郝跃 《空间电子技术》 2024年第4期27-33,共7页
较小的器件尺寸可以帮助GaN基HEMT实现更高的频率特性,但会使器件内部电场集聚,引起击穿电压降低,严重限制器件的高频功率特性。为了解决上述问题,采用微型倾斜栅场板,可以在保持频率特性的情况下提升器件的击穿电压。通过对具有不同关... 较小的器件尺寸可以帮助GaN基HEMT实现更高的频率特性,但会使器件内部电场集聚,引起击穿电压降低,严重限制器件的高频功率特性。为了解决上述问题,采用微型倾斜栅场板,可以在保持频率特性的情况下提升器件的击穿电压。通过对具有不同关键参数(既倾斜角度)的AlGaN/GaN HEMT进行仿真分析,系统研究不同倾斜角度对器件特性的影响。研究发现击穿电压(V_(BK))随着倾斜角度的减小而增大;电流截止频率(f_(T))和最大振荡频率(f_(max))均随着倾斜角度的减小而降低。JFOM(JFOM=f_(T)·V_(BK))随着倾斜角度的减小先增大后降低,具有26.6°倾斜角度的器件的JFOM最大,达到了11.13THz V。通过大信号仿真,发现具有最优倾斜角度的器件工作在深AB类状态时,器件的最大增益、饱和输出功率密度、功率附加效率(PAE)分别为12.90dB、5.62W/mm、52.56%。 展开更多
关键词 algan/gan HEMTs 高频 微型倾斜栅场板 约翰逊品质因数 大信号仿真
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Recess-free enhancement-mode AlGaN/GaN RF HEMTs on Si substrate
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作者 Tiantian Luan Sen Huang +12 位作者 Guanjun Jing Jie Fan Haibo Yin Xinguo Gao Sheng Zhang Ke Wei Yankui Li Qimeng Jiang Xinhua Wang Bin Hou Ling Yang Xiaohua Ma Xinyu Liu 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2024年第6期81-86,共6页
Enhancement-mode(E-mode)GaN-on-Si radio-frequency(RF)high-electron-mobility transistors(HEMTs)were fabri-cated on an ultrathin-barrier(UTB)AlGaN(<6 nm)/GaN heterostructure featuring a naturally depleted 2-D electro... Enhancement-mode(E-mode)GaN-on-Si radio-frequency(RF)high-electron-mobility transistors(HEMTs)were fabri-cated on an ultrathin-barrier(UTB)AlGaN(<6 nm)/GaN heterostructure featuring a naturally depleted 2-D electron gas(2DEG)channel.The fabricated E-mode HEMTs exhibit a relatively high threshold voltage(VTH)of+1.1 V with good uniformity.A maxi-mum current/power gain cut-off frequency(fT/fMAX)of 31.3/99.6 GHz with a power added efficiency(PAE)of 52.47%and an out-put power density(Pout)of 1.0 W/mm at 3.5 GHz were achieved on the fabricated E-mode HEMTs with 1-μm gate and Au-free ohmic contact. 展开更多
关键词 algan/gan heterostructure ultrathin-barrier ENHANCEMENT-MODE RADIO-FREQUENCY power added efficiency silicon substrate
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Current-collapse suppression and leakage-current decrease in AlGaN/GaN HEMT by sputter-TaN gate-dielectric layer
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作者 Bosen Liu Guohao Yu +12 位作者 Huimin Jia Jingyuan Zhu Jiaan Zhou Yu Li Bingliang Zhang Zhongkai Du Bohan Guo Lu Wang Qizhi Huang Leifeng Jiang Zhongming Zeng Zhipeng Wei Baoshun Zhang 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2024年第7期70-75,共6页
In this paper, we explore the electrical characteristics of high-electron-mobility transistors(HEMTs) using a TaN/AlGaN/GaN metal insulating semiconductor(MIS) structure. The high-resistance tantalum nitride(TaN) film... In this paper, we explore the electrical characteristics of high-electron-mobility transistors(HEMTs) using a TaN/AlGaN/GaN metal insulating semiconductor(MIS) structure. The high-resistance tantalum nitride(TaN) film prepared by magnetron sputtering as the gate dielectric layer of the device achieved an effective reduction of electronic states at the TaN/AlGaN interface, and reducing the gate leakage current of the MIS HEMT, its performance was enhanced. The HEMT exhibited a low gate leakage current of 2.15 × 10^(-7) mA/mm and a breakdown voltage of 1180 V. Furthermore, the MIS HEMT displayed exceptional operational stability during dynamic tests, with dynamic resistance remaining only 1.39 times even under 400 V stress. 展开更多
关键词 algan/gan MIS HEMTs gate dielectric layer DEPLETION-MODE gate reliability I_(on)/I_(off)ratio
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Effects of 1 MeV electron radiation on the AlGaN/GaN high electron mobility transistors
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作者 Shijie Pan Shiwei Feng +4 位作者 Xuan Li Zixuan Feng Xiaozhuang Lu Kun Bai Yamin Zhang 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2024年第9期70-75,共6页
In this study, the effects of 1 MeV electron radiation on the D-mode GaN-based high electron mobility transistors(HEMTs) were investigated after different radiation doses. The changes in electrical properties of the d... In this study, the effects of 1 MeV electron radiation on the D-mode GaN-based high electron mobility transistors(HEMTs) were investigated after different radiation doses. The changes in electrical properties of the device were obtained, and the related physical mechanisms were analyzed. It indicated that under the radiation dose of 5 × 10^(14) cm^(-2), the channel current cannot be completely pinched off even if the negative gate voltage was lower than the threshold voltage, and the gate leakage current increased significantly. The emission microscopy and scanning electron microscopy were used to determine the damage location. Besides, the radiation dose was adjusted ranging from 5 × 10^(12) to 1 × 10^(14) cm^(-2), and we noticed that the drain-source current increased and the threshold voltage presented slightly negative shift. By calculations, it suggested that the carrier density and electron mobility gradually increased. It provided a reference for the development of device radiation reinforcement technology. 展开更多
关键词 algan/gan HEMT electron radiation performance degradation device damage
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AlGaN/GaN异质结HEMT电学特性仿真研究
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作者 李尧 张栩莹 +6 位作者 王爱玲 牛瑞霞 王奋强 蓝俊 张鹏杰 刘良朋 吴回州 《现代电子技术》 北大核心 2024年第16期23-27,共5页
GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为宽禁带功率半导体器件的代表,在电子电路的应用方面有巨大的潜力。GaN HEMT因其高击穿电压、高电子迁移率等优异性能,适用于各种高频、高功率器件,并被广泛应用于雷达和航空航天等领域。文中利用Silva... GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为宽禁带功率半导体器件的代表,在电子电路的应用方面有巨大的潜力。GaN HEMT因其高击穿电压、高电子迁移率等优异性能,适用于各种高频、高功率器件,并被广泛应用于雷达和航空航天等领域。文中利用Silvaco TCAD软件,定义了AlGaN/GaN单异质结和双异质结HEMT结构,并对其转移特性、输出特性、频率特性和热特性进行了仿真研究。结果表明,AlGaN/GaN双异质结HEMT比单异质结器件具有更好的性能。这主要得益于双异质结二维电子气具有更好的限域性,并且载流子迁移率高的优势。 展开更多
关键词 algan/gan异质结 HEMT 二维电子气 转移特性 输出特性 频率特性 热特性
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基于微区拉曼法的AlGaN/GaN HEMT沟道温度测试研究
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作者 王瑞泽 郭怀新 +3 位作者 付志伟 尹志军 李忠辉 陈堂胜 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第3期13-18,44,共7页
针对现有温度测试技术难以满足GaN器件寿命、可靠性以及热管理控制对沟道温度精确评估的需求,开展基于微区拉曼法测定AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的沟道温度的研究。使用拉曼系统测量GaN材料的E2声子频率特征峰来确定沟道温度。... 针对现有温度测试技术难以满足GaN器件寿命、可靠性以及热管理控制对沟道温度精确评估的需求,开展基于微区拉曼法测定AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的沟道温度的研究。使用拉曼系统测量GaN材料的E2声子频率特征峰来确定沟道温度。通过使用洛伦兹拟合方法,提高拉曼测试结果精度。对微区拉曼法和红外热成像法测量器件结温进行量化研究,器件的直流输出功率密度分别为6、8、10 W/mm时基于微区拉曼法测得的GaN器件沟道温度分布为140.7、176.7、213.6℃;基于红外热成像法测得的温度分布为132.0、160.2、189.8℃。其测试精度相对红外法分别提升6.6%,10.3%和12.5%,同时尝试探索沟道深度方向的温度测量,实现沟道下3μm的温度测量,结果表明微区拉曼法有更高的测试精度,对器件结温的测量与评估以及热管理技术的提升都有重要意义。 展开更多
关键词 微区拉曼法 algan/gan HEMT 沟道温度 红外热成像法
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具有高击穿电压和低关断态电流的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管
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作者 马旺 陈永和 +2 位作者 刘子玉 杨叶 孙远远 《桂林电子科技大学学报》 2024年第2期203-209,共7页
为了能够完全发挥GaN基器件的优势,提高AlGaN/GaN HEMT器件的耐压值,通过在传统AlGaN/GaN HEMT的栅极和漏极之间加入一层Al组份为0~0.25线性渐变的AlGaN极化诱导层(PIL),形成Al极化梯度,进而诱导出三维空穴气(3DHG)。3DHG可起到辅助HEM... 为了能够完全发挥GaN基器件的优势,提高AlGaN/GaN HEMT器件的耐压值,通过在传统AlGaN/GaN HEMT的栅极和漏极之间加入一层Al组份为0~0.25线性渐变的AlGaN极化诱导层(PIL),形成Al极化梯度,进而诱导出三维空穴气(3DHG)。3DHG可起到辅助HEMT沟道耗尽的作用,其通过电荷的电场调制抬高了沟道处的整体电场值,使得栅漏之间的沟道电场分布更加均匀。使用Sentaurus TCAD对AlGaN/GaN HEMT器件进行仿真实验,并对物理模型参数进行校正。仿真结果表明,Al组份极化梯度越大,3DHG浓度峰值越大,最大浓度为1.05×10^(18)cm^(-3),且3DHG浓度与PIL-HEMT击穿电压正相关;PIL-HEMT的电学特性得到了提高,击穿电压由常规AlGaN/GaN HEMT器件的66.7 V提高到975 V,有效长度平均耐压提高到162.5 V·μm^(-1),比导通电阻R_(on,sp)=1.09 mΩ·cm^(2),相较于常规HEMT的比导通电阻增大了0.36 mΩ·cm^(2);FOM为1.23 GW·cm^(-2),且在饱和电流(0.23 A·mm^(-1))不变的前提下使关断电流从常规的1.6×10-7A·mm^(-1)减小到6.2×10^(-8)A·mm^(-1),降低了PIL-HEMT的静态功耗。 展开更多
关键词 algan/gan HEMT 线性梯度algan 3维空穴气 击穿电压
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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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基于复合势垒的AlGaN/GaN异质结材料的制备与性能研究
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作者 彭大青 李忠辉 +4 位作者 蔡利康 李传皓 杨乾坤 张东国 罗伟科 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期746-752,共7页
针对高线性氮化镓微波功率器件研制需求,设计并外延生长了复合势垒的Al_(0.26)Ga_(0.74)N/GaN/Al_(0.20)Ga_(0.80)N/GaN异质结构材料,通过理论计算和电容-电压(C-V)测试表明复合势垒材料存在两层二维电子气沟道。生长的复合势垒材料二... 针对高线性氮化镓微波功率器件研制需求,设计并外延生长了复合势垒的Al_(0.26)Ga_(0.74)N/GaN/Al_(0.20)Ga_(0.80)N/GaN异质结构材料,通过理论计算和电容-电压(C-V)测试表明复合势垒材料存在两层二维电子气沟道。生长的复合势垒材料二维电子气迁移率达到1510 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),面密度达到9.7×10^(12)cm^(-2)。得益于双沟道效应,基于复合势垒材料研制的器件跨导存在两个峰,使得跨导明显展宽,达到3.0 V,是常规材料的1.5倍。复合势垒结构器件的跨导一阶导数与二阶导数具有更加优异的特性,表明其具有更高的谐波抑制能力,显示复合势垒AlGaN/GaN异质结构在高线性应用上的优势。 展开更多
关键词 algan/gan异质结 复合势垒 金属有机物气相沉积 高线性 跨导 二维电子气
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面向下一代GaN功率技术的超薄势垒AlGaN/GaN异质结功率器件
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作者 黄森 张寒 +4 位作者 郭富强 王鑫华 蒋其梦 魏珂 刘新宇 《电子与封装》 2023年第1期11-21,共11页
AlGaN/GaN异质结型功率电子器件具有高工作温度、高击穿电压、高电子迁移率等优点,在推动下一代功率器件小型化、智能化等方面具有很大的材料和系统优势。从5种实现增强型GaN基功率电子器件的方法入手,重点介绍了采用超薄势垒AlGaN(小于... AlGaN/GaN异质结型功率电子器件具有高工作温度、高击穿电压、高电子迁移率等优点,在推动下一代功率器件小型化、智能化等方面具有很大的材料和系统优势。从5种实现增强型GaN基功率电子器件的方法入手,重点介绍了采用超薄势垒AlGaN(小于6 nm)/GaN异质结实现无需刻蚀AlGaN势垒层的GaN基增强型器件的物理机理和实现方法。同时介绍了在超薄势垒AlGaN/GaN异质结构上实现增强型/耗尽型绝缘栅高电子迁移率晶体管单片集成的研究进展,进一步论证了在大尺寸Si基AlGaN/GaN超薄势垒平台上同片集成射频功率放大器、整流二极管、功率三极管等器件的可行性,为Si基GaN射频器件、功率器件、驱动和控制电路的单片集成奠定了技术基础。 展开更多
关键词 氮化镓 功率电子器件 algan/gan异质结 超薄势垒 增强型 功率集成
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AlGaN/GaN纳米异质结构中的二维电子气密度研究 被引量:1
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作者 杨帆 许并社 +3 位作者 董海亮 张爱琴 梁建 贾志刚 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1136-1144,共9页
本文设计了纳米线核壳AlGaN/GaN异质结构,研究了势垒层厚度、Al组分、掺杂浓度对平面和纳米线异质结构中二维电子气(2DEG)浓度的影响规律。结果表明,随着势垒层厚度的逐渐增大,两种结构中2DEG浓度增速逐渐减缓,当达到40 nm后,由于表面... 本文设计了纳米线核壳AlGaN/GaN异质结构,研究了势垒层厚度、Al组分、掺杂浓度对平面和纳米线异质结构中二维电子气(2DEG)浓度的影响规律。结果表明,随着势垒层厚度的逐渐增大,两种结构中2DEG浓度增速逐渐减缓,当达到40 nm后,由于表面态电子完全发射,2DEG浓度逐渐稳定不变。随着Al组分的增加,极化效应逐渐增强,使得两种结构在异质界面处的2DEG浓度都逐渐增加。当掺杂浓度逐渐提高时,两者在异质界面处电势差增大,势阱加深,束缚电子能力加强,最终导致2DEG浓度逐渐增加,当掺杂浓度增加到2.0×10^(18)cm^(-3)后,2DEG面密度达到最大值。与平面结构相比,纳米线结构可以实现更高的Al组分,在高Al组分之下,2DEG面密度最高可达5.13×10^(13)cm^(-2),相比于平面结构有较大的提高。 展开更多
关键词 algan/gan 纳米线结构 平面结构 二维电子气浓度 异质结构 能带结构
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AlGaN/GaN HEMTs器件中子辐照效应实验和数值模拟研究 被引量:1
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作者 陈泉佑 赵景涛 +3 位作者 朱小锋 许献国 熊涔 赵洪超 《现代应用物理》 2023年第1期164-172,199,共10页
以定制硅(Si)、蓝宝石(Al2O3)和碳化硅(SiC)衬底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistors,HEMTs)为研究对象,在CFBR-II(China Fast Burst Reactor-II)快中子脉冲堆开展了中子辐照注量范围为10^(13)~10^(15) c... 以定制硅(Si)、蓝宝石(Al2O3)和碳化硅(SiC)衬底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistors,HEMTs)为研究对象,在CFBR-II(China Fast Burst Reactor-II)快中子脉冲堆开展了中子辐照注量范围为10^(13)~10^(15) cm^(-2)的辐照实验研究;运用Sentaurus TCAD软件对Si衬底HEMTs器件开展了数值模拟仿真。结果表明:HEMTs器件的I-V等特性的变化,随着中子辐照注量的增大,并未如预期呈现出单调的线性递减趋势;对于Si衬底的定制器件,在小于10^(15) cm^(-2)的辐照注量下,甚至出现了饱和漏电流增加现象。分析认为,辐照产生的施主型陷阱与受主型陷阱之间的竞争补偿作用过程,是导致实验现象出现的主要物理机制;与原生缺陷相关的施主型陷阱的产生和注量率效应,可用来解释实验观测到的反常增加趋势。基于不同种类陷阱对器件作用机制的定量分析,定位GaN缓冲层为器件的薄弱环节并提出了加固建议,推断器件性能会在注量为10^(15)~10^(16) cm^(-2)时出现显著退化及失效,并尝试开展多轮次搭载实验进行验证。 展开更多
关键词 algan/gan高电子迁移率晶体管 中子辐照 实验 数值模拟 陷阱
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AlGaN/GaN肖特基二极管阳极后退火界面态修复技术
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作者 武鹏 李若晗 +2 位作者 张涛 张进成 郝跃 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期278-284,共7页
AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电... AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电压、反向漏电、导通电阻、击穿电压等核心参数具有重要影响.因此,制备低界面态密度肖特基结是实现高性能GaN肖特基二极管的前提.本文基于低功函数金属钨阳极AlGaN/GaN肖特基二极管结构,通过采用阳极后退火技术促进阳极金属与下方GaN材料反应成键,有效抑制了阳极金-半界面的界面态密度,经阳极后退火处理后,器件阳极界面态密度由9.48×10^(15)eV^(-1)·cm^(-2)降低至1.77×10^(13)eV^(-1)·cm^(-2).得益于良好的阳极低界面态特性,反向偏置下,阳极隧穿路径被大幅度抑制,器件反向漏电降低了2个数量级.另外,器件正向导通过程中,载流子受界面陷阱态影响的输运机制也被抑制,器件微分导通电阻从17.05Ω·mm降低至12.57Ω·mm.实验结果表明,阳极后退火技术可以有效抑制阳极金-半界面态密度,大幅度提高GaN肖特基二极管的器件特性,是制备高性能GaN肖特基二极管器件的核心关键技术. 展开更多
关键词 algan/gan 肖特基二极管 低反向漏电 低界面态密度
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位移损伤效应对AlGaN/GaN HEMT器件的影响
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作者 陈柏炜 孙常皓 +7 位作者 马腾 宋宏甲 王金斌 彭超 张战刚 雷志锋 梁朝辉 钟向丽 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2274-2280,共7页
对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)分别进行3 MeV质子辐照和14 MeV中子辐照实验。3 MeV质子辐照下累积注量达到1×10^(15) cm^(-2)或14 MeV中子辐照下累积注量达到2×10^(13)cm^(-2)时,AlGaN/GaN HEMTs饱和漏电流下降,阈值... 对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)分别进行3 MeV质子辐照和14 MeV中子辐照实验。3 MeV质子辐照下累积注量达到1×10^(15) cm^(-2)或14 MeV中子辐照下累积注量达到2×10^(13)cm^(-2)时,AlGaN/GaN HEMTs饱和漏电流下降,阈值电压正向漂移,峰值跨导降低。分别对3 MeV质子辐照和14 MeV中子辐照后的AlGaN/GaN HEMTs进行深能级瞬态谱(DLTS)测试。3 MeV质子辐照后缺陷浓度下降降低了反向栅极漏电流,而14 MeV中子辐照会导致缺陷浓度增加,使得反向栅极漏电流增加。根据质子和中子辐照后的缺陷能级均为(0.850±0.020)eV,推断缺陷类型均为氮间隙缺陷,质子辐照和中子辐照后氮间隙缺陷的位移导致的位移损伤效应是AlGaN/GaN HEMT器件电学性能退化的主要原因。 展开更多
关键词 algan/gan HEMT 质子辐照 中子辐照 位移损伤
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基于MOCVD欧姆再生长制备的高性能AlGaN/GaN HEMTs 被引量:1
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作者 徐佳豪 祝杰杰 +2 位作者 郭静姝 赵旭 马晓华 《空间电子技术》 2023年第5期71-76,共6页
本文基于MOCVD欧姆再生长技术,制备了高性能的AlGaN/GaN HEMTs。器件具有0.16Ω·mm的低欧姆接触电阻,并且在100K到425K的温度范围内,欧姆接触电阻表现出良好的热稳定性。由于欧姆接触电阻的改善,源漏间距L_(sd)为2μm,栅长L_(g)为1... 本文基于MOCVD欧姆再生长技术,制备了高性能的AlGaN/GaN HEMTs。器件具有0.16Ω·mm的低欧姆接触电阻,并且在100K到425K的温度范围内,欧姆接触电阻表现出良好的热稳定性。由于欧姆接触电阻的改善,源漏间距L_(sd)为2μm,栅长L_(g)为100nm的器件的最大饱和电流密度I_(D,max)为1350mA/mm,跨导峰值G_(m,max)为372mS/mm,导通电阻R_(on)为1.4Ω·mm,膝点电压V_(knee)为1.8V。此外,器件也表现出优异的射频特性,电流增益截止频率f_(T)为60GHz,最大振荡频率f_(max)为109GHz,在3.6GHz下,V_(DS)偏置在15V,器件的功率附加效率PAE为67.1%,最大输出功率密度P_(out)为3.2W/mm;在30GHz下,V_(DS)偏置在20V,功率附加效率PAE为43.2%,最大输出功率密度P_(out)为5.6W/mm,这表明了基于MOCVD欧姆再生长技术制备的AlGaN/GaN HEMTs器件在Sub-6G以及毫米波波段的应用中具有巨大潜力。 展开更多
关键词 algan/gan HEMTs 欧姆再生长 MOCVD
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不同偏置下增强型AlGaN/GaN HEMT器件总剂量效应研究
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作者 邱一武 郭风岐 +2 位作者 殷亚楠 张平威 周昕杰 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期55-63,共9页
氮化镓功率器件凭借优异性能被抗辐照应用领域重点关注,为探究氮化镓功率器件抗γ射线辐照损伤能力,明确其辐射效应退化机制,针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)器件开展不同偏置(开态、... 氮化镓功率器件凭借优异性能被抗辐照应用领域重点关注,为探究氮化镓功率器件抗γ射线辐照损伤能力,明确其辐射效应退化机制,针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)器件开展不同偏置(开态、关态和零偏置)条件下的γ射线辐照与不同温度的退火试验,分析器件电学性能同偏置条件和退火环境之间的响应规律。结果表明:随着γ射线辐照剂量的增加,器件阈值电压负漂,跨导峰值、饱和漏电流和反向栅泄漏电流逐渐增加,且在开态偏置条件下器件的电学特性退化更加严重;此外,高温环境下退火会导致器件的电学性能恢复更加明显。分析认为γ射线辐照剂量越高,产生的辐照缺陷越多,同时栅极偏压会降低辐照引发的电子-空穴对的初始复合率,逃脱初始复合的空穴数量增多,进一步增加了缺陷电荷的浓度;而高温环境会导致器件发生隧穿退火或热激发退火,有助于器件性能恢复。氮化镓功率器件的辐照损伤过程及机理研究,为其空间环境应用的评估验证提供了数据支撑。 展开更多
关键词 增强型algan/gan HEMT器件 总剂量效应 偏置条件 电学性能 退火恢复
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