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III族氮化物衬底上NbTiN薄膜临界温度的提高
摘要： 本文研究了采用III族氮化物半导体（氮化镓GaN、氮化铝AlN）作为衬底，通过反应磁控溅射沉积超?。?1纳米）氮化钛铌（NbTiN）超导薄膜的效果。所得NbTiN薄膜呈(111)晶向取向，完全弛豫且与衬底保持外延关系。在蓝宝石上生长AlN的衬底（与NbTiN晶格失配最?。┥匣竦昧俗罡吡俳绯嘉露龋═c=11.8K）。我们将这一改进归因于NbTiN粗糙度的降低，该现象与衬底晶格失配的弛豫相关。在蓝宝石上生长AlN的衬底上制备并测试了超导纳米线单光子探测器（SNSPDs），获得的外量子效率与理论计算值高度吻合。
关键词： 单光子探测器、超导体、氮化铌钛（NbTiN）、氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）
更新于2025-09-23 15:23:52
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GaN HEMT横向尺寸缩放下自热效应的评估
摘要： 通过基于元胞蒙特卡罗粒子器件模拟器，研究了硅基GaN高电子迁移率晶体管中自热机制的影响。该框架通过声子能量平衡方程纳入热效应，实现电荷与热输运的自洽耦合。首先建立实验器件的先进电热模型并校准至直流特性测量值，由于捕捉了改变电荷输运的散射过程温度依赖性，模型在整个IDS(VGS?VDS)空间呈现精确描述。随后利用该模型评估横向尺寸缩减（即减小源漏栅间距LSG和栅漏间距LGD）的影响，通过获取声学/光学声子模式的详细温度分布图以及电场与载流子速度分布曲线进行研究。研究发现沟道热点位置并非如既往方法预测的处于电场峰值处，而是向漏极偏移达32纳米。此外研究表明：虽然尺寸缩减器件具有更优的直流和小信号交流性能，但在耗散相同直流功率时，其沟道温度较原始非缩减器件升高高达15%，且全器件温度分布与缩减版图呈现强相关性。
关键词： 可靠性、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、蒙特卡罗方法、自热效应、尺寸缩放、氮化镓（GaN）
更新于2025-09-23 15:22:29
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自由站立GaN衬底上Mg注入与Mg掺杂GaN层缺陷的对比分析
摘要： 低效的镁诱导p型掺杂一直是固态照明和功率应用中GaN基电子器件发展的主要障碍。本研究通过两种方法（离子注入和外延掺杂）在独立GaN衬底上对Mg掺入的GaN层缺陷进行了对比结构分析。扫描透射电子显微镜显示，仅Mg注入样品中存在锥形和线状缺陷，而Mg掺杂样品未呈现这些缺陷，表明缺陷性质取决于掺入方式。二次离子质谱分析发现Mg浓度与这些缺陷的位置及类型存在直接对应关系。研究表明这些锥形和线状缺陷是富Mg物质，其形成可能导致自由空穴密度降低——这仍是p-GaN基材料和器件的关键问题。由于独立GaN衬底为基于p-n结的垂直器件实现提供了平台，针对此类衬底上不同Mg掺入工艺引发的GaN层缺陷进行对比结构研究，将有助于深入理解Mg自补偿机制，进而优化Mg掺杂和/或注入工艺以推动GaN基器件技术发展。
关键词： 线缺陷、锥形缺陷、二次离子质谱（SIMS）、氮化镓（GaN）、扫描透射电子显微镜（STEM）
更新于2025-09-23 15:22:29
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p栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的栅极导通机制与寿命建模
摘要： 通过温度相关的直流栅极电流测量，研究了p型氮化镓(GaN)/AlGaN/GaN增强型晶体管中的栅极导通机制。针对不同栅压区域分别建立物理模型并与实验对比：负栅偏压时，钝化介质内发生栅极到源极的泊松-弗伦克尔发射(PFE)；正栅偏压时，p-GaN/AlGaN/GaN"p-i-n"二极管处于正向工作模式，栅极电流受肖特基接触处空穴供给限制；低栅压下电流由位错线中肖特基势垒降低导致的热电子发射主导；提高栅压和温度会引发相同势垒的热辅助隧穿(TAT)。改进的栅极工艺降低了正栅压区栅极电流并消除了TAT起始现象，但在高正栅压下观察到源自金属/p-GaN界面PFE的电流急剧上升。基于提取的导通机制构建了精确的寿命模型，采用新型栅极工艺制备的器件在t1%=10年条件下最大栅压达7.2V。
关键词： 时间依赖性击穿（TDB）、p型氮化镓栅极、高电子迁移率晶体管（HEMT）、增强模式、氮化镓（GaN）、导电机制
更新于2025-09-23 15:21:21
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一款紧凑型氮化镓单片微波集成电路多尔蒂功率放大器设计及基于X参数的5G通信系统级分析
摘要： 本文介绍了一种采用0.25微米氮化镓高电子迁移率晶体管工艺制造的、工作于5G通信应用亚6GHz频段的单片微波集成电路多尔蒂功率放大器(DPA)。通过传输线网络和并联电容实现了紧凑的阻抗逆变器和输出匹配。同时优化了主辅放大器中功率单元的尺寸比例，以实现输出功率回退(OPBO)下的高效性能。实测数据显示：在5.9GHz频点，峰值输出功率(Pout)为38.7dBm，1dB压缩点(P1dB)为32.1dBm；在6dB输出功率回退时，功率附加效率达49.5%。未经数字预失真(DPD)处理时，该DPA对64正交幅度调制(QAM)和256-QAM信号分别能提供平均输出功率23.5dBm（误差矢量幅度EVM<-28dB）和21.5dBm（EVM<-32dB）?；谑挡釾参数进一步研究了DPA的非线性特性，并验证了传统功放表征/测量方法用于系统级设计和测试的准确性。X参数仿真结果还表明：采用DPD处理时，256-QAM信号的平均输出功率可提升至25.7dBm。
关键词： 5G通信、单片微波集成电路（MMIC）、X参数、功率附加效率（PAE）、功率放大器（PA）、多尔蒂结构、氮化镓（GaN）
更新于2025-09-23 15:21:21
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设计GaN垂直p-i-n二极管的斜边终端——斜角、掺杂与钝化
摘要： 对氮化镓（GaN）p-i-n垂直二极管进行了一系列负斜面终端的电场分布模拟，以优化斜面设计。斜面角度从90°至0.1°以合理小增量变化，研究斜面角度对电场分布的影响。同时改变掺杂浓度以探究更普适的规律；提出以过渡角θt作为新参数来表征斜面边缘终端的有效性?？悸堑狡骷票腹讨行泵娌啾诳赡懿母煞淌此鹕耍直鸬ザ酪胄壹贾碌墓潭ū砻娴绾珊统Ｓ媒橹识刍憬醒芯科溆跋?。本文系统模拟了具有负斜面终端的GaN p-i-n二极管，为设计简单有效的斜面终端提供了实用指南，最终有助于实现GaN p-i-n二极管的常规雪崩击穿。
关键词： 斜边终止、表面电荷、仿真、氮化镓（GaN）、过渡角、Silvaco、钝化、p-i-n二极管、雪崩、TCAD
更新于2025-09-23 15:21:01
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材料科学与工程参考模块 || 第III族氮化物的有机金属气相外延生长 ☆
摘要： 氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）和氮化铟（InN）这三种III族氮化物及其固溶体通常以图1(a)所示的低温纤锌矿晶体结构形式存在。该结构整体具有六方晶胞，其晶格常数包括c轴（o00014方向）和a轴（o11204方向）。此结构中的原子排列由两个相互穿插的最密堆积金属与氮晶格构成，其中一类原子的每个原子都与另一类原子的四个原子键合形成AB4四面体，其空间群为P63mc。
关键词： 氮化镓（GaN）、有机金属气相外延（OMVPE）、有机金属气相外延、III族氮化物、极化、位错、氮化铟（InN）、缓冲层、氮化铝（AlN）、衬底
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用氮化镓场效应晶体管的92.5%平均功率效率全集成浮动降压准谐振LED驱动器
摘要： LED具有极高的能效，其使用寿命也远超其他现有照明技术。为推动新一代LED器件发展，需分析通过提高集成度来增强照明设备功率效率的方法。本文提出一种全芯片集成的LED驱动器设计方案，采用氮化镓(GaN)器件与BCD电路异质集成的方式实现。随后将该设计与传统的全板载集成（功率器件与LED驱动集成电路分离）方案进行性能对比。实验结果表明：在4.5-5.5V输入电压范围内，全芯片集成LED驱动器的功率效率始终高于全板载设计，其中芯片方案较板载方案的最高效率提升达18%。
关键词： 全芯片集成、氮化镓（GaN）、浮动降压转换器、互补金属氧化物半导体（CMOS）、准谐振、集成LED驱动器、异质集成
更新于2025-09-23 15:21:01
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探索掺杂钆的闪锌矿结构氮化镓的光学特性及其在新型光电子学中的应用（一项DFT+U研究）
摘要： 在本研究中，我们采用Wien2K软件包结合DFT+U方法，系统研究了掺杂钆的闪锌矿结构GaN的光学特性。研究以纯GaN为基准，保持超胞尺寸固定为1×2×2，在晶格中分别掺入3.12%、6.25%和12.5%不同浓度的Gd元素。我们详细对比分析了纯GaN与各浓度Gd掺杂体系的光学及电学性质，重点考察了费米能级附近及价带顶区Gd与N原子相互作用以及掺杂元素d/f态的局域化特征。相较于纯GaN，3.12%掺杂浓度样品的吸收光谱呈现红移，而6.25%和12.5%高浓度掺杂则表现出蓝移现象，且紫外区吸收显著增强。综合光学特性分析表明Gd:GaN体系特别适用于紫外光电子器件。本研究的光学性质结果与现有文献高度吻合，我们首次报道的Gd:GaN光学特性数据为该材料在紫外光电子、光子学、LED、紫外杀菌、光电传感器、热致变色太阳能电池及生化传感等领域的应用指明了方向。
关键词： 光学性质、态密度、DFT计算、氮化镓(GaN)、钆掺杂
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于紫外辐射的高速光信号发射器用于光通信
摘要： 基于紫外辐射的光信号发射器在硅基氮化镓平台上实现。该发射器采用双刻蚀工艺制备，具有超小有源区。在正向偏压下，发射器负结电容绝对值低至皮法（pF）量级。小电容有利于提升发射器的通信性能。发射器的主导电致发光（EL）峰位于紫外波段约380纳米处。随着电流增大，主导峰保持稳定且光输出功率呈线性调制。通过开展250 Mbps的紫外波段自由空间数据传输测试，证实了该紫外光信号发射器具备实现高速光通信的潜力。
关键词： 发光二极管（LED）、氮化镓（GaN）、紫外线、光通信
更新于2025-09-23 15:19:57