高温高压碳化硅功率器件封装技术研究

碳化硅电力电子器件在高温、高压环境下的应用需求,对封装技术提出更高的要求。本文从封装方式、封装基本材料、贴片材料和键合材料选择几个方面,介绍适用于碳化硅电力电子器件的封装方式。同时给出封装后器件的电学性能和声学扫描的结果。

ICP干法刻蚀GaAs背孔工艺研究

采用金属Ni作为掩膜,Cl2/BCl3作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对Ga As HEMT背孔工艺进行研究。本文详细研究了ICP功率、反应室压强、Cl2/BCl3流量比以及RF功率对刻蚀速率、刻蚀形貌以及"长草"效应的影响。实验结果表明:刻蚀速率随ICP功率、Cl2/BCl3流量、RF功率的增加而增加,但随反应室压强的增加,刻蚀速率先增加后降低;相同RF功率条件下,背孔陡直性受ICP功率、反应室压强以及刻蚀气体流量比的影响十分明显;而RF功率则对背孔"长草"效应有较大影响。通过优化刻蚀条件,在ICP功率为500 W,反应室压强为0.4 Pa,Cl2/BCl3流量为20/5 m L/min,RF功率为120 W的刻蚀条件下,刻蚀背孔陡直性好,侧壁平滑,底部平整,刻蚀速率达到3μm/min。

ICP刻蚀4H-SiC栅槽工艺研究

为避免金属掩膜易引起的微掩膜,本文采用SiO2介质作为掩膜,SF6/O2/Ar作为刻蚀气体,利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术对4H-SiC trench MOSFET栅槽刻蚀工艺进行了研究。本文详细研究了ICP刻蚀的不同工艺参数对刻蚀速率、刻蚀选择比以及刻蚀形貌的影响。实验结果表明:SiC刻蚀速率随着ICP功率和RF偏压功率的增大而增加;随着气体压强的增大刻蚀选择比降低;而随着氧气含量的提高,不仅刻蚀选择比增大,而且能够有效地消除微沟槽效应。刻蚀栅槽形貌和表面粗糙度分别通过扫描电子显微镜和原子力显微镜进行表征,获得了优化的栅槽结构,RMS表面粗糙度<0.4nm。

高迁移率In0.6Ga0.4As沟道MOSHEMT与MOSFET器件特性的研究

从模拟和实验两个方面对高迁移率In_(0.6)Ga_(0.4)As沟道金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOSHEMT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件开展研究工作.研宄发现InAlAs势垒层对Ino_(0.6)Ga_(0.4)AsMOSHEMT的特性具有重要影响.与Ino_(0.6)Ga_(0.4)As MOSFET相比,Ino_(0.6)Ga_(0.4)As MOSHEMT表现出优异的电学特性.实验结果表明,In_(0.6)Ga_(0.4)As MOSHEMT的有效沟道迁移率达到2812 cm^2/V.s^(-1),是In_(0.6)Ga_(0.4)As MOSFET的3.2倍.0.02 mm栅长的MOSHEMT器件较相同栅长的MOSFET器件具有更高的驱动电流、更大的跨导峰值、更大的开关比、更高的击穿电压和更小的亚阈值摆幅.

晶体硅太阳电池表面钝化技术

介绍了晶体硅太阳电池表面钝化技术的发展历程,表面钝化膜在晶体硅太阳电池中所起的作用,以及晶体硅太阳电池中各种钝化膜和表面钝化技术。阐述了国内和国际对晶体硅太阳电池表面钝化技术的最新研究动态,重点论述了SiO2,SiNx,SiCx和Al2O3,以及这些钝化膜的叠层钝化技术的优缺点。在此基础上进一步指出SiO2/SiNx叠层钝化膜将成为今后工业化生产的研究重点,Al2O3及其叠层钝化膜将成为今后实验室的研究重点,由于表面钝化是提高晶体硅太阳电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅太阳电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点问题之一。

氧化铝钝化在晶体硅太阳电池中的应用

首先,回顾了氧化铝钝化技术的发展历程,对制备氧化铝钝化薄膜的手段进行了总结,并且详细描述了氧化铝的材料性质和钝化的机理。其次,指出氧化铝薄膜的优点在于优异的场效应钝化特性和良好的化学钝化性质,因此可以应用于低掺和高掺p型硅表面的钝化。此外,氧化铝薄膜及其叠层还具有良好的热稳定性,符合丝网印刷太阳电池的要求。最后,总结了氧化铝薄膜钝化技术在晶体硅太阳电池中的最新研究动态,指出氧化铝钝化薄膜用于工业生产中存在的问题,并针对这些问题提出了有效的解决方案。

W波段InGaAs/InP动态二分频器(英文)

采用fT=214 GHz,fmax=193 GHz的InGaAs/InP异质结双极型晶体管工艺,设计了一款基于时钟驱动型反相器的动态二分频器.该分频器工作频段为60～100 GHz,但由于测试系统上限频率的限制,只能测出62～83 GHz的工作范围.在-4.2 V和-5.2 V的单电源直流偏置下该分频器的功耗分别为596.4 mW、1060.8 mW.此分频器的成功制作对于工作在W波段锁相环的构建有较大的意义.

一种f_t为176GHz、大电流多指结构的InGaAs/InP异质结双极晶体管(英文)

针对毫米波电路对大电流、高截止频率器件的要求,利用平坦化技术,设计并制作成功了结构紧凑的四指合成InGaAs/InP异质结双极晶体管.实验结果表明发射极的宽度可减小到1μm.Kirk电流可达到110mA,电流增益截止频率达到176GHz.这种器件有望在中等功率的毫米波电路中有所应用.

4～12GHz三级宽带功率放大器

设计并制作了一个宽带功率放大器,频率为4～12GHz。该放大器采用三级级联的形式,其中后两级采用自行设计、制作的宽带混合集成电路模块。该混合集成电路模块采用4指兰格耦合器的平衡放大器电路形式,以实现其宽带特性以及较大功率输出。整个功率放大器采用铝制腔体封装,在4～12GHz功率增益为30±3dB,输出功率大于1W,部分频点处能达到5W以上。该功率放大器的驻波性能在全频段内小于-7dB。

Ku波段开关固态功放模块的研制

实现了Ku波段开关固态功放模块,根据系统指标中的技术难点,重点分析如何提高微带型开关电路的隔离度,通过采用含有多个子单元电路的拓扑结构以及合理优化子单元电路参数,所研制的开关电路为15.75～16.25GHz频段,隔离度大于95dB,插入损耗小于4dB,同时提出了改进两路输出功率不平衡度的方案,对系统结构进行合理优化。最终实现Ku波段开关固态功放模块在15.75～16.25GHz工作频段内,输出功率为30dBm,且两路功率不平衡度小于0.7dB,系统隔离度大于70dB,电压驻波比小于1.4,系统尺寸为65mm×40mm×15mm。

晶硅良好表面钝化技术及其在n型电池中的应用

优秀的表面钝化已成为高效电池制作的一项关键重要技术,本文对目前晶体硅钝化及其在太阳电池中的应用做了总结与介绍。首先阐述了目前常用的几种钝化薄膜钝化机理与制备方法,分析了各自优缺点及适用场合,并重点讨论了不同钝化膜组成的叠层钝化。随着最近n型高效电池研究的快速发展,介绍了当今几种常见的n型电池结构,对比了不同材料钝化对电池性能影响。最后对未来发展作了总结与展望。虽然目前晶体硅太阳能市场仍以p型硅为主,可以预见,n型电池将是未来高效低成本电池发展的方向。

利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数

提出了一种基于混沌激光多位量化的高速物理随机数实时产生方法.利用外腔反馈混沌半导体激光器作为物理熵源,通过时钟速率为7 GHz的多位模数转换器对其采样量化,生成6位有效位的二进制随机比特,然后利用现场可编程软件抽取低2位有效位的随机序列并进行自延迟异或处理,获得了实时速率为14 Gb/s的物理随机数.该随机数具有良好的统计随机性,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).

InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响

采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10^(12)降低至2×10^(12)cm^(-2)·eV^(-1),边界缺陷密度由9×10^(11)降低至5.85×10^(11)V^(-1)cm^(-2),栅漏电流由9×10^(-5)降低至2.5×10^(-7)A/cm^2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。

用于高效太阳电池的硅基微纳结构及制备

介绍了用于高效太阳电池的几种硅基微纳结构的最新研究进展,重点介绍了几种硅基微纳结构的制备方法,如阳极腐蚀制备多孔硅、各向异性制绒以及气液固(VLS)生长纳米线等,并对各种方法的特点作了分析比较,指出了各种方法存在的问题。最后对今后研究的方向做了展望,由于太阳电池在性能提高以及产业应用方面的需求,未来用于高效太阳电池的硅基微纳结构仍是研究的热点之一。进一步提升其对太阳电池效率的优化能力将是研究的重要关注点,而其制备技术也将向着低成本、大规模及可控制的方向发展。

InGaAs/InP DHBT的基极-集电极设计

研究了在InGaAs/InP DHBT中,组分渐变的集电极和δ掺杂浓度对Kirk电流的影响.提出了有效过渡层的概念.在组分非连续渐变的结构中,有效过渡层扩展到InGaAs的缩进层中.对不同的Kirk效应条件,给出了最大掺杂浓度、最大Kirk电流密度以及相对应的δ掺杂浓度的公式.最大集电极掺杂浓度和最大Kirk电流密度都依赖于δ掺杂层.优化δ掺杂能大幅度提高器件的Kirk电流密度.