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具有高温稳定性的外延再生长GaN-on-GaN垂直p-n二极管的阈值开关与存储行为
摘要： 这封信件报道了外延再生长GaN-on-GaN垂直p-n二极管阈值开关与存储行为的观测结果。该机制被归因于软击穿后再生界面绝缘层中陷阱形成的导电通道。该器件在室温和300℃下均能可靠完成1000次以上循环开关，且置位/复位电压波动极小。由于热脱阱效应增强使得高温下更难形成导电通道，置位电压随温度升高而增大。此外，当复位电压高于4.4V时器件呈现存储特性。本研究可为进一步开发GaN基存储器件及集成电路提供重要参考。
关键词： 记忆、故障、宽禁带半导体、阈值开关、p-n二极管、氮化镓
更新于2025-09-23 15:22:29
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空间应用太阳能转换系统的设计与优化
摘要： 本手稿详细阐述了一种适用于太空应用的500千瓦太阳能微电网系统设计方案。该设计方法采用遗传算法进行多目标优化，综合考虑表征太阳能微电网的四个关键参数（电池电压、光伏最大功率、光伏最大功率点电压及每串电池板数量）。最终优化指标为日均可输送功率与系统总质量之比（瓦/千克）。该微电网系统由多个?？榛绷?直流微型转换器构成，研究评估并比较了四种拓扑结构（降压型、升压型、升降压型及无极性升降压型），确定无极性升降压转换器为最优方案，并提供经分析验证的最优系统特性参数。最终系统设计实现35.56瓦/千克的比功率，优化参数包括：743.7伏电池电压、439.5瓦光伏最大功率、182.7伏光伏最大电压及每串三块电池板配置?；谟呕峁?，研究团队设计原型机并通过效率测试与低温可靠性验证。该转换器峰值效率达98.4%，功率密度3.54瓦/立方厘米，比功率3.76瓦/克，在0℃至-140℃环境下完成超过267小时、每次11分钟的低温循环测试。
关键词： 低温测试、光伏系统、宽禁带半导体、最大功率点跟踪器、设计优化、升压-降压转换器（非反相）、太空探索、系统级设计、直流-直流电源转换器、微电网
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过肖特基势垒实现室温下向碳化硅的自旋注入
摘要： 通过肖特基结实现了室温下宽带隙半导体碳化硅（SiC）的自旋注入与自旋提取。由于原子序数较小，SiC的自旋弛豫时间可达300皮秒，超过了具有相似载流子密度的硅材料。我们还发现SiC/CoFeB肖特基结中存在两种自旋弛豫通道：一种来自体相SiC，另一种来自势垒层内的界面缺陷态，其自旋弛豫时间约为1纳秒。偏压条件通过控制体相或势垒内缺陷态的传输通道，进而影响有效的自旋弛豫过程。实现SiC的自旋注入为宽带隙半导体的自旋电子学（如自旋分辨蓝光发光二极管及高功率/高温自旋电子器件）开辟了新途径。
关键词： 自旋电子学、碳化硅、自旋注入、肖特基势垒、宽禁带半导体
更新于2025-09-23 15:21:21
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GaN栅极注入晶体管（GIT）的紧凑模型与TCAD仿真
摘要： 宽带隙（WBG）半导体器件是电力应用领域一项颇具前景的新兴技术，近期正逐步获得商业认可。氮化镓（GaN）凭借高带隙、高迁移率、高饱和速度及高击穿电压等优势，成为最具竞争力的候选材料之一。在电力电子应用中，增强型GaN器件比耗尽型器件更具优势，但直至近年才实现商业化。本研究采用的增强型器件为GaN栅极注入晶体管（GIT），通过增设p型掺杂栅极实现常关特性。本文基于物理紧凑模型和TCAD（技术计算机辅助设计）数值模拟，展示了GaN-GIT器件的电流-电压（I-V）特性，并预测建模了该器件的工作行为。研究同时对比了适用于kHz至MHz频段低频电力电子应用的紧凑模型与TCAD仿真结果。
关键词： GIT（门极隔离晶体管）、GaN（氮化镓）、WBG（宽禁带半导体）、TCAD（技术计算机辅助设计）、HEMT（高电子迁移率晶体管）
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有锁存和限流功能的光伏驱动SiC MOSFET断路器
摘要： 本文介绍了一种适用于直流配电系统的固态断路器，该断路器具备闭锁和限流功能。所提出的电路仅使用极少的电子元件且完全采用模拟技术。由光伏驱动器控制的碳化硅N沟道MOSFET和最大电流检测电路是该系统的核心部件。本研究详细阐述了不同工况下的电路运行原理，并包含1千伏直流条件下的实验验证。其最显著的特点是适用性广、高度可配置，且响应速度极快——短路情况下响应时间低于1微秒。
关键词： 碳化硅MOSFET、固态断路器（SSCB）、故障电流限制器、宽禁带半导体、直流配电系统
更新于2025-09-23 15:21:01
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前驱体浓度和生长时间对雾化化学气相沉积法制备的α-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>薄膜表面形貌与结晶度的影响
摘要： 采用雾化化学气相沉积法（mist CVD）在c面蓝宝石衬底上制备了超宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）单晶薄膜。所生长的β-Ga2O3薄膜具有低表面粗糙度特征，我们通过原子力显微镜和X射线衍射对其初始晶体生长相进行了表征。通过改变前驱体浓度，实现了薄膜表面粗糙度与结晶度的调控。β-Ga2O3薄膜的晶格常数在初始生长阶段与单晶基本匹配，证实该薄膜呈异质外延生长模式。最后发现该体系中的雾化CVD工艺可能具有极短的孕育期。
关键词： 氧化镓，表面形貌，结晶度，前驱体浓度，喷雾化学气相沉积，外延生长，宽禁带半导体
更新于2025-09-23 15:21:01
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水力微机械活化后煅烧ZnO+Mg(OH)?制备的Zn???Mg?O的结构与光学性能
摘要： 根据专利WO2018065735A1，通过水力微机械活化后的ZnO+Mg(OH)2煅烧，在0.15（≤x≤1）的组成范围内制备出Zn1-xMgxO微晶。样品结构特性显示：当x值介于0.15至0.6时，纤锌矿相与岩盐相共存且立方相比例随x值增加而显著提升；在0.66≤x<1范围内则仅观察到单一立方相。这些以极低成本制备的高纯度样品，因其展现出异常高效（且温度稳定性良好）的紫外光发射特性，有望作为先进发光器件生长的前驱体，直接集成至现有工艺流程中。
关键词： 光学特性、氧化物、紫外发射、宽禁带半导体
更新于2025-09-23 15:19:57
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视角：氧化镓（Ga?O?）用于超高压整流器与MOSFETs
摘要： 氧化镓（Ga2O3）因其宽禁带、可控掺杂特性以及大直径低成本衬底的可用性，正成为某些功率电子器件类别中超越现有技术的可行候选材料。这些应用包括电源调节系统（如航空电子和电动船舶的脉冲功率）、重型电动机的固态驱动器，以及先进的电源管理和控制电子设备?？斫╓BG）功率器件有望同时节省能源和成本。然而，由WBG器件驱动的转换器需要在所有层面进行创新，涉及系统设计、电路架构、合格标准甚至市场模式的改变。 β-Ga2O3相对于SiC或GaN具有更大的临界电场，使得高压整流器和增强型金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）的性能受益。据报道，β-Ga2O3的反向击穿电压超过2 kV（无论是否采用边缘终端技术），而在蓝宝石衬底上横向场板结构的Ga2O3肖特基二极管更是超过3 kV。迄今为止，在Ga2O3上制造的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）主要为耗尽型（d模式）器件，仅有少数增强型（e模式）操作的演示。尽管这些结果令人鼓舞，但该技术存在哪些局限性？要使其与更成熟的SiC和GaN功率器件技术并肩发挥作用，还需要什么？ 低热导率问题可能通过将器件转移到其他衬底、减薄衬底并使用散热器及顶部散热来解决。我们概述了该材料的特性与物理传输、热传导、掺杂能力及器件设计的现状，总结了当前局限性和未来发展方向。一个关键要求是军事电子开发机构持续的关注。功率电子器件领域的发展历史表明，新技术大约每10-12年出现一次，伴随着性能演进和优化的周期。然而，出于各种原因，旧技术往往在市场上存活很长时间。Ga2O3可能会补充SiC和GaN，但不太可能取代它们。
关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）、β-氧化镓（β-Ga2O3）、整流器、功率电子学、热导率、氧化镓（Gallium oxide）、Ga2O3、掺杂、宽禁带半导体、军用电子学
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有超宽带隙Ga2O3透明导电电极的太阳能电池架构中的巨大体光伏效应
摘要： 据报道，超宽带隙透明导电β相氧化镓（β-Ga2O3）薄膜被用作铁电太阳能电池的电极。在一种新型能源应用材料结构中，我们展示了一种太阳能电池结构（光吸收体夹在两个电极之间——其中一个为透明电极），该结构在典型室内光照条件下不受肖克利-奎伊瑟开路电压（Voc）极限的限制。电极的太阳光盲特性使其在白光照射（常规室内照明）下实现了破纪录的体光伏效应（BPE）。通过引入太阳光盲导电氧化物，这项工作为突破肖克利-奎伊瑟极限的铁电光伏技术开辟了新前景。
关键词： 体光伏效应、钛酸铅锆(Pb(Zr,Ti)O3)、太阳能电池结构、铁电光伏技术、氧化镓(Ga2O3)、宽禁带半导体、透明导电氧化物、超宽禁带半导体
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用宽禁带半导体中的关联辅助能带工程实现亚飞秒电荷驱动
摘要： 第一性原理计算表明，在亚飞秒时间尺度内，由强场少周期光波形诱导的电荷输运在发生介电击穿前，可通过调控纤锌矿氮化铝沿[0001]晶向的应变工程实现精确控制?；诘缱?空穴相互作用模型进一步发现，这种能带工程调控的亚飞秒电荷驱动过程能通过激子关联与动力学效应显著增强。这些发现揭示了能带工程是实现半导体超快电荷控制的新途径，并提出了一种尚未探索的固态拍赫兹（10^15 Hz）器件原型。
关键词： 拍赫兹器件、亚飞秒电荷驱动、激子关联、宽禁带半导体、能带工程
更新于2025-09-11 14:15:04