在半绝缘SiC衬底上制备的S波段2W碳化硅MESFET(英文)

介绍了用热壁反应炉在50mm SiC半绝缘衬底上制备的SiC MESFET外延材料.其沟道层厚度约为0.35μm,掺杂浓度约为1.7×1017cm-3.沟道和衬底之间的缓冲层为非有意掺杂的弱n型.欧姆接触用的帽层掺杂浓度约1019cm-3.器件制备采用了ICP刻蚀等技术.微波测试结果表明,1mm栅宽功率器件封装后在2GHz下输出功率达到了2W.

4H-SiC射频功率MESFET大信号直流I-V特性解析模型

根据 4H - Si C高饱和电子漂移速度和常温下杂质不完全离化的特点 ,对适用于 Si和 Ga As MESFET的直流I- V特性理论进行了分析与修正 .采用高场下载流子速度饱和理论 ,以双曲正切函数作为表征 I- V特性的函数关系 ,建立了室温条件下 4H - Si C射频功率 MESFET直流 I- V特性的准解析模型 ,适于描述短沟道微波段 4H- Si CMESFET的大信号非线性特性 ,计算结果与实验数据有很好的一致性 .同时与 MEDICI模拟器的模拟结果也进行了比较 .

用改进的遗传算法精确提取GaAs MESFET小信号等效电路参数

提出了一种改进的遗传算法 ,应用于提取 Ga As MESFET小信号等效电路参数 .改进的算法采用浮点编码连续突变 ,多种遗传操作合作运行 ,并应用子代优化策略克服了传统遗传算法可能出现的种群退化现象 ,该算法可快速搜索到全局最优解而不受初始值限制 .在 0 .1～ 1 0 GHz范围内实现了精确、快速地提取 Ga As MESFET小信号等效电路参数 ,并可合理外推至 2 0 GHz,整个过程无需人工干预 .算法用 Matlab语言实现 ,可方便地应用于 HBT和HEMT以及无源元件电容。

微波大功率SiC MESFET及MMIC

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC MESFET和MMIC的工艺技术研究。研制的SiC MESFET采用栅场板结构,显示出优异的脉冲功率特性,20mm栅宽器件在2GHz脉冲输出功率达100W。将四个20mm栅宽的SiC MESFET芯片通过内匹配技术进行功率合成,合成器件的脉冲功率超过320W,增益8.6dB。在实现SiC衬底减薄和通孔技术的基础上,设计并研制了国内第一片SiC微波功率MMIC,在2～4GHz频带内小信号增益大于10dB,脉冲输出功率最大超过10W。

S波段脉冲大功率SiC MESFET

采用自主开发的3英寸(75mm)SiC外延技术和SiC MESFET的设计及工艺加工技术,成功地实现了S波段中长脉宽条件下(脉宽300μs,占空比10%),输出功率大于200W,功率增益大于11dB,功率附加效率大于30%的性能样管,脉冲顶降小于0.5dB,实现了大功率输出条件下的较高功率增益和功率附加效率及较小的脉冲顶降,初步显示了SiC功率器件的优势。器件设计采用多胞合成技术,为减小引线电感对功率增益的影响,采用了源引线双边接地技术;为提高器件的工作频率,采用了电子束写栅技术;为提高栅的可靠性,采用了加厚栅金属和国家授权的栅平坦化发明专利技术;同时采用了以金为主体的多层难熔金属化系统,提高了器件的抗电迁徙能力。

高温SiC MESFET特性模拟研究

在建立SiC材料和器件的有关模型基础上 ,运用二维器件模拟器MEDICI在 2 0 0～ 70 0K温度范围内 ,对 4H SiCMESFET的直流和交流小信号特性进行了模拟与分析 .将模拟所得到的高温特性典型参数与实验值进行比较分析 ,得到较满意的结果 .

S波段88W SiC MESFET推挽放大器研究

采用管壳内预匹配及外电路匹配相结合的方法,制作成功S波段高增益、高效率、大功率SiC MESFET推挽放大器。采用预匹配技术提高了器件输入、输出阻抗,优化了测试电路结构,成功消除了输入信号对栅极偏置电压的影响,提高了电路稳定性。放大器在脉宽为300μs、占空比为10%脉冲测试时,频率2GHz,Vds=50V脉冲输出峰值功率为88.7W(49.5dBm),功率增益为8.1dB,峰值功率附加效率为30.4%。

GaAs MESFET欧姆接触可靠性研究进展

报道了ｎ型ＧａＡｓ上欧姆接触的制备及其可靠性，以及基于欧姆接触退化的ＧａＡｓＭＥＳ－ＦＥＴ的失效分析。结果表明，ｎ型ＧａＡｓ上欧姆接触的制备已日趋成熟，接触电阻有所减小，表面形貌及热稳定性方面都得到了很大程度的提高，接触材料也日趋丰富，ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ的失效分析方法也有明显改进。

用于GaAs功率MESFET的新型钝化膜

用直流反应溅射淀积的AlN薄膜对GaAs功率MESFET进行了钝化。给出了钝化后器件的直流特性。器件的直流参数BVGD、IDSS和Vp在钝化后几乎没有改变。还给出了器件的微波特性。实验证明，AlN钝化的器件性能较好，它是一种很有前途的GaAs钝化材料。

半绝缘GaAs衬底中位错对MESFETs旁栅效应的影响

在位错密度不同的LEC半绝缘（SI）GaAs衬底上离子注入制做MESFETs，观察衬底位错对MESFETs旁栅效应的影响．结果表明，衬底中高位错密度可以抑制旁栅效应．

SiC MESFET微波功率器件的研制(英文)

利用本实验室生长的4H-SiC外延材料开展了SiC微波功率器件的研究.通过对欧姆接触和干法刻槽工艺的优化,研制出高性能的SiCMESFET.利用1mm栅宽SiCMESFET制成的微波功率放大器在2GHz64V工作时,连续波输出功率达4·09W,功率增益为9·3dB,PAE为31·3%.文中还给出了SiC功率放大器在微波大信号工作时的稳定性的初步测试结果.

基于各向异性导电膜的射频SP8T开关无损测试

为了解决射频器件无损测试的难点,基于各向异性导电膜Z轴(ACF-Z)连接结构,设计并实现了射频器件无损测试技术。针对表面贴装式GaAs金属半导体场效应晶体管(MESFET)单刀八掷(SP8T)开关,该测试技术使用ACF-Z轴连接结构实现器件与测试板的无损连接,通过矢量网络分析仪对GaAs MESFET SP8T开关性能进行测试,最多可同时测试SP8T开关的8个通道。测试结果显示,1~8 GHz内,器件的插入损耗为-15~-35 dB,回波损耗为-15~-35 dB,测试过程中未对器件造成损伤。

S波段10W SiC MESFET的研制

采用在75 mm 4H-SiC半绝缘衬底上实现的国产SiC MESFET外延材料进行器件研制,在该器件的具体研制工艺中利用感应耦合等离子体干法腐蚀,牺牲层氧化等工艺技术,研制出2 GHz工作频率下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MESFET功率样管,该器件的特征频率达6.7 GHz,最高振荡频率达25 GHz。对芯片加工工艺和器件的测试技术进行了分析,给出了相应的工艺和测试结果。

4H-SiC功率MESFET直流I-V特性解析模型

提出了一种改进的4H-SiC MESFET大信号直流解析模型。该模型基于栅极下面电荷的二维分布进行分析,在考虑电场相关迁移率、速度饱和及沟道内电荷堆积的基础上,计入沟道长度调制效应,建立基于物理的沟道长度调制效应模型。计算结果表明,计入沟道长度调制效应后的直流模型在饱和区与实测的I-V特性较为吻合。

基于实验与物理分析的4H-SiC射频功率MESFET大信号非线性精确电容模型

采用电荷控制理论和载流子速度饱和理论的物理分析方法 ,并结合 Statz、Angelov等经验模型的描述方法 ,提出了常温下针对 4 H- Si C射频功率 MESFET的大信号非线性电容模型 .此模型在低漏源偏压区对栅源电容 Cgs强非线性的描述优于 Statz、Angelov等经验模型 ,计算量也远低于基于器件物理特性的数值模型 。

GaAs MESFET正向肖特基结电压温度特性的研究

本文对ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ正向肖特基结电压Ｖｇｓｆ随温度的变化特性进行了测量与分。析，得到了在较宽的温度范围内恒定电流下的Ｖｇｓｆ随温度的变化有很好的线性关系，并发现其温度系数α＝ｄＶｇｓｆ／ｄＴ与测试电流有关，随着Ｉ的增大｜α｜减少．经过对试验点的拟合发现，ｋＴ与Ｉ的变化满足指数关系，且Ｖｇｓｆ随温度的变化曲线在不同的测试电流下具有聚焦特性，即在绝对零度时，不同电流下的Ｖｇｓｆ具有相同的值．据此，我们得到了新的肖特基结电流电压关系式，很好地解释了Ｖｇｓｆ－Ｔ曲线与测试电流的关系及其不同测试电流下的聚焦特性．

微波功率SiC MESFET小信号等效电路建模研究

在传统GaAs MESFET器件小信号模型基础上提出一种更适合SiC MESFET器件的小信号等效电路模型。该模型在引入了与栅压相关的输入电导后,明显改善了S11的拟合精度。提出直接利用cold FET反向栅压偏置下的S参数,通过曲线拟合和外插技术提取SiC MESFET小信号等效电路寄生参数的方法。该模型应用于国内SiC MESFET工艺线,在0.5-18GHz范围内S参数的仿真值和实测值非常吻合。

宽带GaAs MESFET开关模型

提出了一种 MESFET开关的模型——附加栅控开关模型 ,适用于 MMIC电路的设计 ,具有很好的宽带微波特性。在 0 .1～ 2 0 GHz频率范围内 。

离子注入4H-SiC MESFET器件的夹断电压(英文)

考虑离子注入沟道和沟道深度的影响 ,提出了精确的离子注入 4 H- Si C MESFET器件夹断电压的理论计算方法 .注入浓度由蒙特卡罗模拟软件 TRIM提取计算 .研究了温度、外延层受主浓度、注入离子激活率对夹断电压的影响 .

GaAs MESFET在抗辐射领域的应用

详细论述了多种辐照源辐射ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ器件和电路产生的ＳＥＵ（单粒子翻转）效应，辐照源包括脉冲激光、质子、中子和电子束等。同时还讨论了计算机模拟辐射产生ＳＥＵ的过程和机制。研究表明：１）在低温生长ＧａＡｓ阻挡层的ＭＥＳＦＥＴ电路，有较强的抗ＳＥＵ能力；２）在ＭＥＳＦＥＴ中，产生ＳＥＵ的原因在于辐射导致了漏极收集电荷的增加，而且，电荷收集增强机制有三种：ａ）背沟道导通机制，ｂ）双极增益机制。