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oe1(光电查) - 科学论文

206 条数据
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  • 氮化镓功率器件——现状与未来发展方向

    摘要： 电力转换损耗普遍存在于所有用电领域，包括运动控制、照明、空调和计算技术。为降低损耗，驱动各组件的基础电力转换单元（电机、逆变器和发电机）需要采用高效率开关器件。该行业长期依赖硅基功率开关，但这项技术已达到材料本身的极限。作为宽禁带半导体，氮化镓（GaN）材料体系凭借高击穿场强、高迁移率以及优异的化学与热稳定性，成为众多应用领域下一代电子技术的关键突破口?；贕aN的器件已广为人知并融入日常生活——主要体现为以中村修二、天野浩和赤崎勇2014年诺贝尔奖获奖技术GaN发光二极管（LED）为核心的固态照明；此外，GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）也已成为通信和雷达领域射频功率放大器的主流商用方案。然而在电力转换领域，GaN器件尚属新兴技术，该市场长期由硅基器件主导，近年又兴起碳化硅（SiC）技术。电力器件具有特殊要求，例如保障故障安全的常闭特性、高压工况下的强电场管理能力等，这些在GaN体系中始终是公认的技术难点，因此无法简单沿用现有HEMT设计及工艺经验。

    关键词： 功率器件、氮化镓、垂直氮化镓器件、功率转换、高电子迁移率晶体管

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • InN/GaN隧道场效应晶体管的电学性能

    摘要： 本文设计并分析了一种具有极陡开关特性和优异直流与射频性能的InN/GaN双栅隧穿场效应晶体管（TFET）。通过TCAD仿真，我们深入研究了该器件的直流与射频性能，包括关态电流（Ioff）、开/关电流比（Ion/Ioff）、亚阈值摆幅（S）、截止频率（ft）、最大振荡频率（fmax）以及约翰逊优值（JFOM）。由于控制栅（CG）在InN层中形成的电子势阱效应，所提出的InN/GaN TFET展现出高电流驱动能力、极低的关态电流以及陡峭的开关特性。当沟道长度（Lch）为50 nm时，该器件实现了最大导通电流Ion = 3.5 mA/μm、极低关态电流Ioff = 1 × 10?21 A/μm、最小亚阈值摆幅S = 8.8 mV/dec，以及最大截止频率ft = 100 GHz和最大振荡频率fmax = 5.5 THz。为验证器件在射频工作下的高性能，计算了约翰逊优值，优化设计的InN/GaN TFET提取值为1.7 THz·V。

    关键词： III族氮化物异质结、双栅极、氮化镓、功率器件、InN/GaN、场效应晶体管

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 宽禁带氮化镓基高电子迁移率晶体管功率器件中阈值电压稳定性与高温运行相关性的模型开发

    摘要： 半导体功率器件在实际应用中，阈值电压（Vth）的温度依赖性稳定性是一个重要问题，尤其是在经历重复高温工作条件时。本研究探究了宽禁带氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在高温工作下Vth解析模型及其稳定性。通过分析势垒高度、导带和极化电荷等物理参数的温度效应，揭示了Vth稳定性的机理。随后提出并建立了高温工作下的Vth解析模型，以研究测量温度和重复周期对Vth稳定性的影响。通过将理论计算数据与实验测量及技术计算机辅助设计（TCAD）仿真结果进行对比，验证了该模型的有效性。本研究为实际高温应用中功率器件的Vth稳定性提供了有效的理论参考。

    关键词： 高温运行、氮化镓（GaN）、分析模型、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、阈值电压（Vth）稳定性

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日至25日)] 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 一款噪声系数低于2分贝的X波段高鲁棒性氮化镓低噪声放大器单片微波集成电路

    摘要： 本文介绍了一款工作在8-11 GHz频段的低噪声放大器(LNA)。测试结果表明，该放大器增益超过20 dB的同时噪声系数低于2 dB。三级拓扑结构实现了高线性度，在0.6 W功耗下提供29 dBm的输出三阶截点(OIP3)。鲁棒性测试显示该电路至少能承受2.5 W(34 dBm)的输入功率。与现有技术相比，这款尺寸仅为2.8×1.3 mm2(总面积3.6 mm2)的LNA具有紧凑特性。该电路采用WIN半导体公司0.25 μm功率GaN/SiC HEMT工艺制造。

    关键词： 单片微波集成电路、高电子迁移率晶体管、氮化镓、低噪声放大器、噪声系数、散射参数

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日-25日)] 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 基于S参数跟踪的GaN可靠性分析全自动射频热应力工作台

    摘要： 针对电信和雷达市场快速发展的III-V族技术，既需要满足性能（功率、频率）指标要求，也需进行可靠性评估。氮化物HEMT技术已知会呈现多种电学失效特征，业界普遍认为采用多工具（多物理?。┓椒ㄊ抢斫馐Щ砗透慕际醯奈ㄒ豢尚型揪?。常规实验应力测试平台虽能监测一定数量的静态/动态参数，但器件仅在初始和最终阶段接受专项表征。本文提出新方法：在射频应力测试过程中（于温控烘箱内）对受测器件进行原位S参数测量，从而获取器件电学（小信号）特性的中间状态信息，并与放大信号及静态时变特征进行交叉分析。

    关键词： 微波晶体管、高电子迁移率晶体管、氮化镓、寿命测试、C波段、半导体器件可靠性

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第十三届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日-25日)] 2018年第十三届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 超宽带氮化镓功率放大器中的非线性失真

    摘要： 本文研究了两种不同架构的超宽带氮化镓功率放大器中的非线性失真效应。随着现代通信系统中频率、发射功率及载波调制复杂度的提升，对高功率放大器非线性特性进行表征的需求日益迫切。本研究在复杂调制场景下，分析了采用欧洲氮化镓技术设计制造的两款通用型高功率放大器，以表征其非线性特征所产生的影响。

    关键词： 企业、功率放大器、分布式、正交幅度调制、超宽带、邻信道功率比、氮化镓、调制误差率

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日-25日)] 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 具有集成有源限幅器的鲁棒X波段氮化镓低噪声放大器

    摘要： 本文报道了采用商用0.25微米微带GaN-on-SiC高电子迁移率晶体管（HEMT）工艺的X波段单片微波集成电路（MMIC）低噪声放大器（LNA）的设计与测量。通过测量中采用的新型有源限幅方法，单芯片实现了低于1.75分贝的噪声系数（NF）和高于16瓦连续波输入功率的耐受能力。据作者所知，该LNA在给定噪声系数水平下具有最高的输入功率处理性能——尽管晶体管并非针对低噪声操作优化，且输入匹配网络是在噪声系数与优于10分贝的输入回波损耗之间折衷实现的。该成果对实现单芯片GaN前端收发机架构具有重要前景。

    关键词： X波段、单片微波集成电路（MMIC）、有源限幅器、低噪声放大器（LNA）、生存能力、鲁棒性、氮化镓（GaN）

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • [IEEE 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日-25日)] 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 基于AIGaN/GaN的4-18GHz分布式功率放大器单片微波集成电路

    摘要： 基于AlGaN/GaN HEMT技术、工作频率覆盖4至18GHz的宽带功率放大器单片微波集成电路（MMIC）已完成设计、制作与测试。该型功率放大器主要应用于电子战（EW）和通信系统领域，实测输出功率超过2瓦，对应功率附加效率（PAE）为14%至25%。

    关键词： 功率放大器MMIC，宽带功率放大器，高功率放大器，氮化镓铝/氮化镓

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 采用低压化学气相沉积法制备双层SiN<sub>x</sub>栅介质的GaN晶体管中增强的栅堆叠稳定性

    摘要： 我们报道了通过采用双层SiNx作为栅介质，在氮化镓金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）中实现了增强的栅堆叠稳定性。为实现该双层栅介质方案，先通过低压化学气相沉积沉积一层富硅SiNx中间层，再沉积高阻SiNx层。富硅SiNx能有效抑制介质/AlGaN势垒界面的陷阱现象，上层高阻SiNx层可大幅阻断栅极漏电流以实现大栅摆幅。与采用单一富硅或高阻SiNx层的MISHEMT相比，双层栅介质MISHEMT兼具两者优势，实现了阈值电压稳定且漏电流低的栅堆叠。这些结果表明，采用双层SiNx栅介质方案开发高性能GaN MISHEMT在高效功率应用领域具有巨大潜力。

    关键词： 低压化学气相沉积，氮化硅，双层结构，栅极介质，金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管，氮化镓

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • N<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>等离子体对采用自由基增强金属有机化学气相沉积法（REMOCVD）进行同质外延GaN生长时GaN衬底清洗的影响

    摘要： 我们采用自由基增强金属有机化学气相沉积（REMOCVD）技术开发了一种新型氮化镓（GaN）生长方法，可在无氨气环境下实现低温生长。该方法重点研究了同质外延GaN生长前，N?/H?等离子体对GaN衬底表面清洁效果的影响。通过原位反射高能电子衍射（RHEED）和原子力显微镜（AFM）观测了清洁后GaN衬底的表面形貌，利用透射电镜评估了REMOCVD同质外延GaN与衬底的界面状态，并通过X射线衍射分析了晶体质量。实验表明：600℃下的原位N?/H?等离子体清洁可使表面呈现光滑形貌，RHEED观察到清晰的条纹衍射线。由于同质外延生长在800℃进行，研究对比了衬底从600℃升至800℃过程中有无等离子体暴露的影响——经等离子体处理的衬底在升温后生长出的同质外延GaN具有优异晶体质量，界面处未发现穿透位错。实验证实N?/H?等离子体对实现高质量晶体生长所需的GaN表面清洁具有重要作用。

    关键词： 表面清洁、同质外延生长、N2/H2等离子体、氮化镓、REMOCVD

    更新于2025-09-04 15:30:14