蓝宝石衬底上输出功率密度为4.69W/mm的InAlN/GaN HEMT

We report high performance InAlN/GaN HEMTs grown on sapphire substrates. The lattice-matched InAlN/GaN HEMT sample showed a high 2DEG mobility of 1210 cm²/(V·s) under a sheet density of 2.6 × 10¹³ cm^-2. Large signal load-pull measurements for a (2 × 100 μm) × 0.25 μm device have been conducted with a drain voltage of 24 V at 10 GHz. The presented results confirm the high performances reachable by InAlN-based technology with an output power density of 4.69 W/mm, a linear gain of 11.8 dB and a peak power-added efficiency of 48%. This is the first report of high performance InAlN/GaN HEMTs in mainland China.     

毫米波AlGaN / GaN HEMT 交流特性研究

毫米波频段已经成为AlGaN/GaN HEMT研究的一个发展趋势。利用器件仿真软件TCAD,对AlGaN/GaN HEMT交流特性进行了研究。从势垒层的Al组分和厚度两个参数分析了器件特征频率变化趋势。用TCAD仿真得到的AlGaN/GaN HEMT器件本征S参数,在ADS中添加器件的非本征参数,得到器件仿真的频率特性。在器件设计的基础上,进行了器件版图设计和流片,并测量了器件频率特性。测试和仿真结果的对比表明两者较为一致,表明器件仿真的有效性和指导意义。     

AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展

从欧姆接触形成的机理出发,介绍了在AlGaN/GaN HEMT中实现源和漏区欧姆接触的各种方法,如表面处理技术、金属化系统和重掺杂技术等.回顾了近年来这些方法的研究进展.     

蓝宝石衬底上AlGaN/GaN HEMT自热效应研究

建立了包含“自热效应”的A lG aN/G aN HEM T(高电子迁移率晶体管)直流I-V特性解析模型。从理论的角度分析了自热效应对A lG aN/G aN HEM T器件的影响,并同已有的实验结果进行了对比,符合较好。证明基于这种模型的理论分析适于A lG aN/G aN HEM T器件测试及应用的实际情况。     

磁控溅射AlN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT

报道了一种X波段输出功率密度达10.4W/mm的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的AlN介质作为绝缘层。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压。在8GHz、55V的工作电压下,研制的1mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56dB和39.2%。     

AlGaN/GaN HEMT高温特性的研究进展

回顾了在高温条件下A1GaN/GaN HEMT器件特性的研究进展.发现2DEG的高温特性是影响器件高温性能的根本内在因素,且外延材料的缺陷、衬底及其器件的封装形式也影响器件的高温特性.最后总结了适合高温下工作的AlGaN/GaN HEMT的改进方法.     

AlGaN/AlN/GaN HEMT结构2DEG的光致发光谱

AlGaN/GaN HEMT结构材料主要用于研制微电子器件,对其发光性质的研究相对较少。通过对AlGaN/GaN HEMT结构材料的光致发光谱(PL)研究,观测到了AlGaN势垒层中Al组分为40%的AlGaN/AlN/GaN结构中二维电子气(2DEG)光致发光及其能级分裂现象。在4.5 K低温下,其2DEG发光峰在GaN带边峰能量以下30和40 meV处分裂成两个峰位,直至温度持续升高至40 K后消失。根据GaN价带顶部在单轴晶格场和自旋-轨道耦合共同作用下的能级分裂理论,因自旋-轨道耦合引起的2DEG发光峰两个分裂能级差约为10 meV,与实验测得的结果一致,因此实验观测到的2DEG发光峰的分裂现象是由于氮化镓价带能级的自旋-轨道耦合而形成的。     

7.5～9.5 GHz 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。     

GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

蓝宝石衬底上AIGaN／GaN HEMT自热效应研究

建立了包含“自热效应”的AIGaN／GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）直流I-V特性解析模型。从理论的角度分析了自热效应对AlGaN／GaN HEMT器件的影响，并同已有的实验结果进行了对比，符合较好。证明基于这种模型的理论分析适于AIGaN／GaN HEMT器件测试及应用的实际情况。     

InAlN/AlN/GaN HEMT电学特性仿真与分析

研究了一种新型GaN基HEMT结构,即InAlN/AlN/GaN异质结层结构,并对其直流特性以及频率特性进行了仿真。通过理论分析,结合TCAD软件,与常规AlGaN/AlN/GaNHEMT进行对比。对栅长为1μm的器件进行仿真,结果表明,器件的最大跨导为450mS/mm,最大电流密度为2A/mm,电流增益截止频率fT=15GHz,最高振荡频率fmax=35GHz。     

氟处理增强型InAlN/GaN HEMT直流和射频特性分析

报道了使用氟处理的方法制备的InAlN/GaN 增强型器件。 器件的阈值电压为0.86V。 在VGS=0 V ,VDS=5 V下得到器件跨导为0mS, 表现出了完全的关态特性。氟处理之后器件的栅漏电得到了降低。0.3μm栅长器件的电流截至频率（fT）与最大振荡频率(fMAX)分别为29.4GHz和36.7GHz。建立了器件的小信号模型用来描述器件本征与寄生参量。     

Simulation of electrical properties of InxAl1-xN/AlN/GaN high electron mobility transistor structure

Electrical properties of In_x Al_1-xN/AlN/GaN structure are investigated by solving coupled Schr（o|¨）dinger and Poisson equations self-consistently.The variations in internal polarizations in In_xAl_1-xN with indium contents are studied and the total polarization is zero when the indium content is 0.41.Our calculations show that the twodimensional electron gas（2DEG） sheet density will decrease with increasing indium content.There is a critical thickness for AIN.The 2DEG sheet density will increase with In_xAl_1-xN thickness when the AIN thickness is less than the critical value.However,once the AIN thickness becomes greater than the critical value,the 2DEG sheet density will decrease with increasing barrier thickness.The critical value of AIN is 2.8 nm for the lattice-matched In_0.18Al_0.82N/AlN/GaN structure.Our calculations also show that the critical value decreases with increasing indium content.     

InxAl1-xN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管的电学特性

通过自洽求解薛定谔和泊松方程研究了In_xAl_1-xN/AlN/GaN结构的电学特性。通过研究In_xAl_1-xN内部极化效应随铟组分的变化发现,当铟组分为0.41时,总的极化效应为零。通过计算发现,二维电子气密度随着铟组分的增加而减小。对于AlN的厚度存在一个临界值：当AlN的厚度小于临界值时,二维电子气密度随着In_xAl_1-xN厚度的增加而增加;然而,当AlN的厚度大于临界值时,二维电子气密度随着In_xAl_1-xN厚度的增加而减少。对于晶格匹配的In_0.18Al_0.82N/AlN/GaN结构,AlN的厚度临界值为2.8nm。通过计算还发现,AlN厚度临界值随着铟组分的增加而减少。     

温度对AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响

研究了蓝宝石衬底AlGaN/GaN HEMT器件直流和微波性能随温度的变化。研究结果表明,器件直流性能随着温度升高逐渐下降,350°C时直流性能依然良好,从350°C冷却到室温后,器件直流特性除欧姆接触电阻改善外,其他都得到了恢复;微波测试表明,器件fT,fmax都随温度升高而下降,180°C时,fT从室温的11.6GHz下降为7.5GHz、fmax从24.6GHz下降为19GHz,通过外推得到350°C时的fT为3.5GHz,fmax为12GHz。证明了AlGaN/GaN HEMT具有良好的热稳定性,适合在高温下进行高频工作。     

AlN阻挡层对AlGaN/GaNHEMT器件的影响

利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了AlGaN/GaN异质结和AlGaN/AlN/GaN异质结二维电子气材料,采用相同器件工艺制造出了AlGaN/GaN HEMT器件和AlGaN/AlN/GaN HEMT器件.通过对两种不同器件的比较和讨论,研究了AlN阻挡层的增加对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响.     

DC and microwave characteristics of Lg 50 nm T-gate InAlN/AlN/GaN HEMT for future high power RF applications

The DC and microwave characteristics of L_g = 50 nm T-gate InAlN/AlN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) on SiC substrate with heavily doped n+ GaN source and drain regions have demonstrated using Synopsys TCAD tool. The proposed device features an AlN spacer layer, AlGaN back-barrier and SiN surface passivation. The proposed HEMT exhibits a maximum drain current density of 1.8 A/mm, peak transconductance (g_m) of 650 mS/mm and ft/fmax of 118/210 GHz. At room temperature, the measured carrier mobility, sheet charge carrier density (n_s) and breakdown voltage are 1195 cm²/Vs, 1.6 × 10¹³ cm⁻² and 18 V respectively. The superlatives of the proposed HEMTs are bewitching competitor for future monolithic microwave integrated circuits (MMIC) applications particularly in W-band (75–110 GHz) high power RF applications.     

AlGaN/GaN HEMTs器件布局对器件性能影响分析

比较了空气桥跨细栅和空气桥跨栅总线两种源连接结构的1 mm AlGaN/GaN HEMTs器件的特性,对两种结构的管芯进行了等效电路参数提取.测试了两种布局方式下的不同源场板结构器件的射频以及功率性能,比较分析表明,空气桥跨细栅的源连接方式由于有效地降低了栅漏电容以及栅源电容,比空气桥跨栅总线源连接的器件能取得更好的频率特性以及功率特性.     

低栅漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT

中文：本文报道了采用热氧化的技术实现低栅泄漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT。在VDS=5V和VGS=0V时,关态漏极电流达到了10-7A/mm。器件的阈值电压为2.2V。当VDS=5V时,漏极电流在VGS=4.5V时,达到349mA/mm,在VGS=3.4V时,最大跨导为179ms/mm。在当VGS= -15V时候,器件的反向栅泄漏电流达到4.9?10-7A/mm。     

N2O treatment enhancement-mode InAlN/GaN HEMTs with HfZrO2 High-k insulator

A normally-off InAlN/GaN MIS-HEMT with HfZrO₂ gate insulator was realized and investigated. By using N₂O plasma treatment beneath the gate region, 13 nm InAlN Schottky layer was oxidized to AlON_x + 4 nm InAlN Schottky layer. The strong polarization induced carriers in traditional InAlN/GaN 2 DEG quantum well was reduced for enhancement-mode operation. High-k thin film HfZrO₂ was used for gate insulator of E-mode device to further suppress gate leakage current and enhance device gate operation range. The maximum drain current of E-mode InAlN/GaN MIS-HEMT was 498 mA/mm and this value was higher than previous published InAlN/GaN E-mode devices. The measurement results of low-frequency noise also concluded that the low frequency noise is attributed to the mobility fluctuation of the channel and N₂O plasma treatment did not increase fluctuation center of gate electrode.