AlInGaN/GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试.测试结果表明,器件的正向开启电压约为1.5 V,反向击穿电压大于40 V;室温-5 V偏压下,暗电流为33 pA,350 nm处峰值响应度为0.163 A/W,量子效率为58%.     

AIInGaN／GaN PIN紫外光电探测器的研制

用AlInGaN四元合金代替AlGaN作为PIN探测器的有源层,研制出AlInGaNPIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试。测试结果表明,器件的正向开启电压约为1．5V,反向击穿电压大于40V;室温-5V偏压下,暗电流为33pA,350nm处峰值响应度为0．163A／W,量子效率为58％。     

基于MOCVD再生长n+ GaN 欧姆接触工艺fT/fmax＞150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+ GaN 欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小, 有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外, 采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小, 在Vgs=2 V下, 器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm, 该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值, 器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明, 器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.     

用于功率变换的高击穿增强型AlGaN/GaN HEMTs

首次采用CF4等离子体技术实现可用于功率变换的增强性AlGaN/GaN功率器件。实验结果表明,当AlGaN/GaN器件经功率150W和时间150s等离子体轰击后,器件阈值电压从-4V被调制约为0.5V,表现为增强型。当漂移区LGD从5μm增加到15μm,器件的击穿电压从50V迅速增大到400V,电压增幅达350V。采用长度为3μm源场板结构将器件击穿电压明显地提高,击穿电压增加约为475V,且有着比硅基器件更低的比导通电阻,约为2.9mΩ.cm2。器件模拟结果表明,因源场板在远离栅边缘的漂移区中引入另一个电场强度为1.5MV/cm的电场,从而有效地释放了存在栅边缘的电场,将高达3MV/cm的电场减小至1MV/cm。微波测试结果表明,器件的特征频率fT和最大震荡频率fMAX随Vgs改变,正常工作时两参数均在千兆量级。栅宽为1mm的增强型功率管有较好的交直流和瞬态特性,正向电流约为90mA。故增强型AlGaN/GaN器件适合高压高频大功率变换的应用。     

一种P-GaN栅极结合槽栅技术的增强型HEMT

为了得到高击穿电压、高阈值电压的增强型GaN器件,提出了一种P型掺杂GaN(P-GaN)栅极结合槽栅技术的AlGaN/GaN/AlGaN双异质结结构。该器件的阈值电压高达3.4 V,击穿电压达738 V。利用Sentaurus TCAD进行仿真,对比了传统P-GaN栅与P-GaN栅结合槽栅的AlGaN/GaN/AlGaN双异质器件的阈值电压和耐压。结果表明,栅槽深度在5~13 nm范围内变化时,阈值电压随栅槽深度的增大而增大,击穿电压随栅槽深度的增大呈先增大后略减小;导通电阻随槽栅深度的增大而增大,最小导通电阻为11.3 Ω·mm。     

基于MOCVD再生长n_+ GaN欧姆接触工艺f_T/f_(max)>150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究（英文）

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外,采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=2 V下,器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm,该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值,器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明,器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.     

AlGaN MSM结构日盲型紫外探测器

采用低压-金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在(0001)方向的AlN/蓝宝石模板上生长得到Al组分为40%的AlGaN材料,设计并制作了MSM型AlGaN日盲紫外探测器。通过HRXRD,SEM,AFM对AlGaN材料进行了表征,结果表明:该材料为六方相结构,且应变程度很小,粗糙度(RMS)为1.32 nm。通过测试器件在230³20 nm之间、在不同偏压下的光谱响应曲线,发现器件的截止波长在285 nm附近,截止边很陡峭;器件的峰值响应波长为275 nm;在7 V偏压下,器件峰值响应度达到最大2.8 mA/W;零偏压下,器件的暗电流1×10-13A,器件的暗电流很小。     

L波段350W AlGaN/GaN HEMT器件研制

基于高纯半绝缘碳化硅衬底,采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺生长了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料.室温下霍尔测试结果表明,外延层二维电子气迁移率为1 950cm2/ (V·s),方块电阻为350 Ω,电阻均匀性为3％.通过优化工艺降低了欧姆接触电阻,提高了器件工作效率.采用源场板结合栅场板的双场板技术和增大源漏间距,提高了器件击穿电压.优化了背面减薄和背面通孔技术,提高了器件散热能力.采用阻抗匹配技术提升了芯片阻抗.最终采用预匹配技术和金属陶瓷封装技术成功制作50 mm栅宽的AlGaN/GaNHEMT器件.直流测试结果表明,器件击穿电压高达175 V.微波测试结果表明,在50 V工作电压、1.3 GHz下,器件输出功率达350 W,功率附加效率达81％,功率增益大于13 dB.     

高温AlN为模板的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器

第一次报道了以高温AlN为模板层的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器的制作和器件特性.利用MOCVD方法在(0001)面的蓝宝石衬底上生长了探测器的AlxGa1-xN多层外延材料.在无需核化层的高温AlN模板上生长了p-i-n背照式日光盲探测器的无裂纹高Al组分(0.7)AlGaN多层外延结构.利用在线反射监测仪、三轴X射线衍射及原子力显微镜表征了外延材料的晶体质量.在1.8V的反向偏压下,制作的探测器表现出了日光盲响应特性,在270nm处最大响应度为0.0864A/W.具有约3.5V的正向开启电压,大于20V的反向击穿电压,在2V的反向偏压下暗电流小于20pA.     

高温AlN为模板的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器

第一次报道了以高温AlN为模板层的AlGaN基p-i-n背照式日光盲探测器的制作和器件特性.利用MOCVD方法在(0001)面的蓝宝石衬底上生长了探测器的AlxGa1-xN多层外延材料.在无需核化层的高温AlN模板上生长了p-i-n背照式日光盲探测器的无裂纹高Al组分(0.7)AlGaN多层外延结构.利用在线反射监测仪、三轴X射线衍射及原子力显微镜表征了外延材料的晶体质量.在1.8V的反向偏压下,制作的探测器表现出了日光盲响应特性,在270nm处最大响应度为0.0864A/W.具有约3.5V的正向开启电压,大于20V的反向击穿电压,在2V的反向偏压下暗电流小于20pA.     

背照式AlGaN/GaN基PIN日盲型紫外探测器的研制

利用MOCVD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长PIN型AlGaN/GaN外延材料,研制出背照式AlGaN基PIN日盲型紫外探测器,用紫外光谱测试系统和半导体参数测试仪分别测得了器件的光谱响应和I-V特性曲线。测试结果表明,器件的响应范围为260~280 nm,峰值响应出现在270 nm处,在2.5 V偏压下的最大响应...     

X波段大功率GaN HEMT的研制

在研制了AlGaN/GaN HEMT外延材料的基础上,采用标准工艺制作了2.5mm大栅宽AlGaN/GaNHEMT。直流测试中,Vg=0V时器件的最大饱和电流Ids可达2.4A,最大本征跨导Gmax为520mS,夹断电压Voff为-5V;通过采用带有绝缘层的材料结构及离子注入的隔离方式,减小了器件漏电,提高了击穿电压,栅源反向电压到-20V时,栅源漏电在10-6A数量级;单胞器件测试中,Vds=34V时,器件在8GHz下连续波输出功率为16W,功率增益为6.08dB,峰值功率附加效率为43.0%;2.5mm×4四胞器件,在8GHz下,连续波输出功率42W,功率增益8dB,峰值功率附加效率34%。     

AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器暗电流研究

为了提高AlGaN日盲紫外雪崩探测器的信噪比,降低暗电流,研制高性能日盲紫外探测器,针对AlGaN日盲紫外雪崩探测器暗电流机制进行了深入研究。首先对传统p-i-n-i-n结构雪崩探测器进行了初步研究,分别设计了GaN和AlGaN的两种雪崩探测器模型,分析了其不同暗电流特性,得到的模拟暗电流特性曲线与实验吻合。在此基础上,针对日盲紫外波段高Al组分AlGaN雪崩探测器,重点分析研究了不同异质界面的负极化电荷、p型有效掺杂以及温度等因素对暗电流的影响。在AlGaN日盲紫外雪崩探测器研究中得到的近零偏工作暗电流为2.510-13 A,在反向138 V左右发生雪崩击穿,雪崩开启电流为18.3 nA左右,击穿电压温度系数约为0.05 V/K,与实验及文献测试结果吻合。     

High-power microwave 0.25-μm gate doped-channel GaN/AlGaNheterostructure field effect transistor

We report on the high-power performance of the 0.25-μm gate Doped-Channel GaN/AlGaN Heterostructure Field Effect Transistors (DC-HFETs). At a drain bias voltage of 18 V and drain bias current of 46 mA, these 100-μm wide devices exhibit high gain at 8.4 GHz with a power density reaching 1.73 W/mm. The devices also display high gain at moderate power over a wide range of frequencies. This high gain at high frequency is a result of an optimal doping level in the AlGaN layer that gives rise to a high sheet charge density while maintaining a high-channel electron mobility. These results demonstrate the excellent microwave power capability of the GaN/AlGaN based heterostructure field effect transistors     

AlGaN/GaN Metal–Oxide–Semiconductor High-Electron Mobility Transistors Using Oxide Insulator Grown by Photoelectrochemical Oxidation Method

A photoelectrochemical oxidation method was used to directly grow oxide layer on AlGaN surface. The annealed oxide layer exhibited beta-Ga₂O₃ and alpha-Al₂O₃ crystalline phases. Using a photoassisted capacitance-voltage method, a low average interface-state density of 5.1 times 10¹¹ cm^-2. eV^-1 was estimated. The directly grown oxide layer was used as gate insulator for AlGaN/GaN MOS high-electron mobility transistors (MOS-HEMTs). The threshold voltage of MOS-HEMT devices is -5 V. The gate leakage currents are 50 and 2 pA at forward gate bias of VGS = 10 V and reverse gate bias of V_GS = -10 V, respectively. The maximum value of g_m is 50 mS/mm of VGs biased at -2.09 V.     

7.5～9.5GHz AlGaN/GaN HEMT内匹配微波功率管

报道了研制的1mm栅宽的AlGaN/GaN HEMT内匹配微波功率管,在32V漏偏压下在7.5～9.5GHz频率范围内输出功率大于5W,功率附加效率典型值为30%,功率增益大于6dB,带内增益平坦度为±0.4dB,带内最大输出功率为6W。     

A high-performance enhancement-mode AlGaN/GaN HEMT

An enhancement-mode AlGaN/GaN HEMT with a threshold voltage of 0.35 V was fabricated by fluorine plasma treatment.The enhancement-mode device demonstrates high-performance DC characteristics with a saturation current density of 667 mA/mm at a gate bias of 4 V and a peak transconductance of 201 mS/mm at a gate bias of 0.8 V.The current-gain cut-off frequency and the maximum oscillation frequency of the enhancement-mode device with a gate length of μm are 10.3 GHz and 12.5 GHz,respectively,which is comparable with the depletion-mode device.A numerical simulation supported by SIMS results was employed to give a reasonable explanation that the fluorine ions act as an acceptor trap center in the barrier layer.     

High-performance enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs using fluoride-based plasma treatment

We report a novel approach in fabricating high-performance enhancement mode (E-mode) AlGaN/GaN HEMTs. The fabrication technique is based on fluoride-based plasma treatment of the gate region in AlGaN/GaN HEMTs and post-gate rapid thermal annealing with an annealing temperature lower than 500/spl deg/C. Starting with a conventional depletion-mode HEMT sample, we found that fluoride-based plasma treatment can effectively shift the threshold voltage from -4.0 to 0.9 V. Most importantly, a zero transconductance (g/sub m/) was obtained at V/sub gs/=0 V, demonstrating for the first time true E-mode operation in an AlGaN/GaN HEMT. At V/sub gs/=0 V, the off-state drain leakage current is 28 /spl mu/A/mm at a drain-source bias of 6 V. The fabricated E-mode AlGaN/GaN HEMTs with 1 /spl mu/m-long gate exhibit a maximum drain current density of 310 mA/mm, a peak g/sub m/ of 148 mS/mm, a current gain cutoff frequency f/sub T/ of 10.1 GHz and a maximum oscillation frequency f/sub max/ of 34.3 GHz.