检索结果-内蒙古大学图书馆

基于MOCVD的β-Ga_(2)O_(3)同质外延与Al掺异质结外延生长研究进展

固体电子学研究与进展 2025年第1期45卷 1-15页

作者：刘洋何云龙陈谷然陆小力郑雪峰马晓华郝跃西安电子科技大学集成电路学部宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室宽禁带半导体国家工程研究中心西安710071 南京电子器件研究所宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室南京210016

β-Ga_(2)O_(3)是一种具有超宽带隙、高临界击穿场强和优异的巴利加优值的半导体材料,近年来在电力电子与深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用潜力。金属有机化学气相沉积(Metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)技术凭借其... 详细信息

β-Ga_(2)O_(3)是一种具有超宽带隙、高临界击穿场强和优异的巴利加优值的半导体材料,近年来在电力电子与深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用潜力。金属有机化学气相沉积(Metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)技术凭借其高生长速率、精确的膜厚控制、优异的薄膜质量和大尺寸生长等优势,成为未来β-Ga_(2)O_(3)走向产业化的潜在方法,并已被广泛应用于β-Ga_(2)O_(3)的外延生长研究。本文对几种常见晶向的β-Ga_(2)O_(3) MOCVD同质外延生长的研究成果进行了概述,并在此基础上介绍了极具潜力的β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)的MOCVD外延生长研究现状。最后,总结了基于MOCVD技术的β-Ga_(2)O_(3)同质外延生长以及β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)生长过程中面临的主要问题,并对未来的发展进行了展望。

关键词： β-Ga_(2)O_(3) 金属有机化学气相沉积同质外延 β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)

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Mg掺杂氧化镓研究进展

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人工晶体学报 2025年第3期54卷 361-370页

作者：孙汝军张晶辉李一帆郝跃张进成西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室西安710071 西安电子科技大学集成电路学部西安710071

氧化镓(Ga_(2)O_(3))材料具有超宽禁带宽度、高击穿电场强度,在电力电子器件和光电器件领域具有巨大应用前景。虽然氧化镓难以实现p型导电,但仍可以利用p型掺杂调控能带实现电学性能设计。实验上已验证的氧化镓p型掺杂杂质有Mg、Fe、N... 详细信息

氧化镓(Ga_(2)O_(3))材料具有超宽禁带宽度、高击穿电场强度,在电力电子器件和光电器件领域具有巨大应用前景。虽然氧化镓难以实现p型导电,但仍可以利用p型掺杂调控能带实现电学性能设计。实验上已验证的氧化镓p型掺杂杂质有Mg、Fe、N、Zn、Cu、Ni、Co等,其中,Mg掺杂由于形成能最低、能级位置最靠近价带顶,以及掺入方法多而被大量研究。本文聚焦Mg掺杂,首先对Mg掺杂氧化镓的受主能级的理论计算认识和实验测试结果进行综述;接着总结了Mg掺杂氧化镓半绝缘单晶和外延层的各种掺杂方法、掺杂浓度,以及在热处理中Mg扩散等关键问题;最后指出关于Mg掺入、激活及扩散机制还值得进一步研究,并对其未来进行了展望。

关键词：氧化镓 Mg掺杂半绝缘衬底电流阻挡层电学性能

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考虑损耗与应力下SiC模块的电路参数设计

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电力电子技术 2025年第4期59卷 121-124页

作者：荀博洋郝凤斌柏松高俊开宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室江苏南京210016 扬州国扬电子有限公司江苏扬州225100

相比于传统的Si器件,SiC器件能够提高开关频率,从而进一步提升电力电子变换器的系统效率和功率密度。然而,过快的开关速度会产生较高的电压变化率和电流变化率,给驱动电路的设计带来了挑战。为此,本文以SiC金属-氧化物半导体场效应晶体... 详细信息

相比于传统的Si器件,SiC器件能够提高开关频率,从而进一步提升电力电子变换器的系统效率和功率密度。然而,过快的开关速度会产生较高的电压变化率和电流变化率,给驱动电路的设计带来了挑战。为此,本文以SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率模块为例,通过双脉冲测试电路,分析了驱动电路参数包括驱动电阻和驱动电容对开关特性的影响,并提出了综合考虑开关损耗和电压应力的驱动电路参数设计方法。实验结果表明,较小的驱动电阻和驱动电容能够减小损耗,但会引入更大的电压变化率。最后,给出了最优的驱动参数使得开关损耗和电压应力均最小。

关键词：金属-氧化物半导体场效应晶体管开关损耗驱动电路

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AlGaN/GaN肖特基二极管阳极后退火界面态修复技术

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物理学报 2023年第19期72卷 260-266页

作者：武鹏李若晗张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室西安 710071 西安微电子技术研究所西安 710054

AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电... 详细信息

AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电压、反向漏电、导通电阻、击穿电压等核心参数具有重要影响.因此,制备低界面态密度肖特基结是实现高性能GaN肖特基二极管的前提.本文基于低功函数金属钨阳极AlGaN/GaN肖特基二极管结构,通过采用阳极后退火技术促进阳极金属与下方GaN材料反应成键,有效抑制了阳极金-半界面的界面态密度,经阳极后退火处理后,器件阳极界面态密度由9.48×1015 eV-1·cm-2降低至1.77×1013 ***-2.得益于良好的阳极低界面态特性,反向偏置下,阳极隧穿路径被大幅度抑制,器件反向漏电降低了 2个数量级.另外,器件正向导通过程中,载流子受界面陷阱态影响的输运机制也被抑制,器件微分导通电阻从17.05 Ω·mm降低至12.57 Ω·mm.实验结果表明,阳极后退火技术可以有效抑制阳极金-半界面态密度,大幅度提高GaN肖特基二极管的器件特性,是制备高性能GaN肖特基二极管器件的核心关键技术.

关键词： AlGaN/GaN 肖特基二极管低反向漏电低界面态密度

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4H-SiC CMOS高温集成电路设计与制造

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固体电子学研究与进展 2024年第2期44卷 109-112,118页

作者：陈浩炜刘奥黄润华杨勇刘涛柏松南京电子器件研究所宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室南京210016

设计、制造并测试了基于碳化硅材料的横向MOSFET器件和CMOS电路。常温时,N型和P型MOSFET在片测试的阈值电压分别约为5.4 V和-6.3 V;温度达到300℃时,N型和P型MOSFET的阈值电压分别为4.3 V和-5.3 V。由N型和P型MOSFET组成的CMOS反相器在... 详细信息

设计、制造并测试了基于碳化硅材料的横向MOSFET器件和CMOS电路。常温时,N型和P型MOSFET在片测试的阈值电压分别约为5.4 V和-6.3 V;温度达到300℃时,N型和P型MOSFET的阈值电压分别为4.3 V和-5.3 V。由N型和P型MOSFET组成的CMOS反相器在常温下输出的上升时间为1.44μs,下降时间为2.17μs,且在300℃高温条件下仍可正常工作。由CMOS反相器级联成的环形振荡器在常温下的测试工作频率为147 kHz,在高温下也可正常工作。

关键词：碳化硅 CMOS 集成电路反相器环形振荡器

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基于湿法腐蚀凹槽阳极的低漏电高耐压AlGaN/GaN肖特基二极管

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物理学报 2023年第17期72卷 336-342页

作者：武鹏朱宏宇吴金星张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成电路全国重点实验室西安 710071 中国飞行试验研究院西安 710089

得益于铝镓氮/氮化镓异质结材料较大的禁带宽度、较高的击穿场强以及异质界面存在的高面密度及高迁移率的二维电子气,基于该异质结材料的器件在高压大功率及微波射频方面具有良好的应用前景,尤其是随着大尺寸硅基氮化镓材料外延技术的... 详细信息

得益于铝镓氮/氮化镓异质结材料较大的禁带宽度、较高的击穿场强以及异质界面存在的高面密度及高迁移率的二维电子气,基于该异质结材料的器件在高压大功率及微波射频方面具有良好的应用前景,尤其是随着大尺寸硅基氮化镓材料外延技术的逐渐成熟,低成本的氮化镓器件在消费电子方面也展现出极大的优势.为了提高铝镓氮/氮化镓肖特基二极管的整流效率,通常要求器件具有较小的开启电压、较低的反向漏电和较高的击穿电压,采用低功函数金属阳极结构能有效降低器件开启电压,但较低的阳极势垒高度使器件易受界面缺陷的影响,导致器件反向漏电增大.本文采用一种新型的基于热氧氧化及氢氧化钾腐蚀的低损伤阳极凹槽制备技术,解决了常规干法刻蚀引入的表面等离子体损伤难题,使凹槽表面粗糙度由0.57 nm降低至0.23 nm,器件阳极反向偏置为-1 kV时的漏电流密度由1.5 × 10-6 A/mm降低至2.6 × 10-7 A/mm,另外,由于热KOH溶液对热氧氧化后的AlGaN势垒层及GaN沟道层具有良好的腐蚀选择比,因此避免了干法刻蚀腔体中由于等离子体分布不均匀导致的边缘刻蚀尖峰问题,使器件反向耐压由-1.28 kV提升至-1.73kV,器件性能得到极大提升.

关键词：铝镓氮/氮化镓肖特基二极管低反向漏电高击穿电压

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Si衬底上基于诱导成核技术的高质量GaN外延

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电子学报 2024年第12期52卷 3907-3913页

作者：许钪许晟瑞陶鸿昌苏华科高源杨赫安瑕黄俊张进成郝跃西安电子科技大学集成电路学部陕西西安710071 宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室陕西西安710071 湖北九峰山实验室湖北武汉430074

氮化镓(GaN)具有直接带隙、高频、大功率和高电子迁移率等优良的材料特性,使其在电力电子和光电器件等领域都具有广阔的应用前景.Si衬底具备大尺寸、低成本和工艺兼容性好等优势,所以Si基GaN具有很高的研究价值和商业价值.GaN材料的晶... 详细信息

氮化镓(GaN)具有直接带隙、高频、大功率和高电子迁移率等优良的材料特性,使其在电力电子和光电器件等领域都具有广阔的应用前景.Si衬底具备大尺寸、低成本和工艺兼容性好等优势,所以Si基GaN具有很高的研究价值和商业价值.GaN材料的晶体质量决定着GaN基器件的性能,但Si基GaN的晶体质量较差,为此研究人员提出了多种方法来提高GaN的晶体质量,但都存在工艺复杂或成本高昂等问题.因此,本研究提出一种工艺简单且成本低的诱导成核技术来获取高质量的Si基GaN材料.对Si衬底完成相同剂量的N离子注入后进行不同时间的快速热退火处理,使用金属有机化学气相沉积法进行外延生长.结果表明,退火时间为6 min的样品具有最好的晶体质量,表面形貌和光学性能,与对照样品相比,螺位错密度降低14.7%,刃位错密度降低34.4%,总位错密度降低26.1%,并且提高了AlGaN/GaN异质结界面处的二维电子气面密度和电子迁移率,提高了AlGaN/GaN异质结的电学性能.

关键词：氮化镓诱导成核快速热退火金属有机化学气相沉积位错密度光学性能电学性能

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2.5 MHz谐振频率GaN基LLC谐振变换器设计

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西安电子科技大学学报 2024年第5期51卷 1-8页

作者：张润玉何云龙郑雪峰张俊杰周翔马晓华郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室陕西西安710071 西安交通大学电气工程学院陕西西安713599

直流-直流变换器是航天二次电源的核心部件之一,体积小、重量轻、高功率的变换器是航天电源未来发展的趋势。提高变换器开关频率是缩减整机体积与重量、提升变换器性能的重要手段,所以,“高频化”是未来直流-直流变换器的重要发展趋势... 详细信息

直流-直流变换器是航天二次电源的核心部件之一,体积小、重量轻、高功率的变换器是航天电源未来发展的趋势。提高变换器开关频率是缩减整机体积与重量、提升变换器性能的重要手段,所以,“高频化”是未来直流-直流变换器的重要发展趋势。使用GaN高电子迁移率晶体管作为开关器件,研究了在电路实现软开关的情况下,特定GaN器件对LLC谐振变换器可实现的最大工作频率的影响。研究发现,在保持软开关特性的情况下,GaN器件的输出电容越小,作为LLC谐振变换器的开关器件时可以使变换器实现的最高频率越大,但是GaN器件本身的损耗也会随之增加。针对损耗与高频的折衷关系,建立了精确的GaN器件损耗模型,为效率最优方案提供参考。并针对270 V输入、28 V输出、200 W额定功率的GaN基LLC谐振变换器做出了详细分析,通过使用GaN器件实现了2.5 MHz的高频变换器,整机功重比达到3.1 kW/kg,转换效率峰值为92.8%。原理样机验证了该设计方法可以实现更高频的LLC变换器,为未来制作高频变换器提供了设计参考。

关键词： GaN 谐振变换器高谐振频率

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金刚石二维电导和场效应管研究新进展

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电子学报 2024年第6期52卷 2151-2160页

作者：张金风张进成任泽阳苏凯郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室微电子学院陕西西安710071 西安电子科技大学芜湖研究院安徽芜湖241002

金刚石表面沟道场效应管以氢终端金刚石表面的二维空穴气2DHG(Two-Dimensional Hole Gas)作为沟道实现输入电压对输出电流的控制,是目前金刚石电子器件的主流结构.该2DHG面电导具有可大范围调控的面电荷密度和较高空穴饱和漂移速度.本... 详细信息

金刚石表面沟道场效应管以氢终端金刚石表面的二维空穴气2DHG(Two-Dimensional Hole Gas)作为沟道实现输入电压对输出电流的控制,是目前金刚石电子器件的主流结构.该2DHG面电导具有可大范围调控的面电荷密度和较高空穴饱和漂移速度.本文回顾了金刚石场效应管器件在直流、频率和功率特性的研究进展,揭示了低迁移率是制约金刚石低功耗高速数字电路、高频器件和高功率微波器件发展的主要因素.从理论和实验总结了金刚石表面电导出现的类调制掺杂的新掺杂机理,尤其实现了室温下2DHG霍尔迁移率提升到680 cm^(2)/Vs,材料方阻从10 kΩ/sq数量级降低到1.4 kΩ/sq电导性能的突破.相信这将会引起金刚石场效应管性能极大提升和器件的快速发展.

关键词：金刚石氢终端场效应管二维空穴气

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离子注入诱导成核外延高质量AlN

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物理学报 2024年第19期73卷 244-250页

作者：余森许晟瑞 †陶鸿昌王海涛安瑕杨赫许钪张进成郝跃西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室宽禁带半导体国家工程研究中心西安710071 西安电子科技大学广州研究院广州510555 陕西省大功率半导体照明工程技术中心西安710071

超宽禁带AlN材料具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、直接带隙等优势,被广泛应用于光电子器件和电力电子器件等领域.AlN材料的质量影响着AlN基器件的性能,为此研究人员提出了多种方法来提高异质外延AlN晶体的质量,但是这些方法工艺... 详细信息

超宽禁带AlN材料具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、直接带隙等优势,被广泛应用于光电子器件和电力电子器件等领域.AlN材料的质量影响着AlN基器件的性能,为此研究人员提出了多种方法来提高异质外延AlN晶体的质量,但是这些方法工艺复杂且成本高昂.因此,本文提出了诱导成核的新方法来获得高质量的AlN材料.首先,对纳米图案化的蓝宝石衬底注入不同剂量的N离子进行预处理,随后基于该衬底用金属有机化学气相沉积法外延AlN基板,并在其上生长多量子阱结构,最后基于此多量子阱结构制备紫外发光二极管.研究结果表明,在注入N离子剂量为1×10^(13) cm^(-2)的衬底上外延获得的AlN基板,其表面粗糙度最小且位错密度最低.由此可见,适当剂量的N离子注入促进了AlN异质外延过程中的横向生长与合并过程;这可能是因为N离子的注入,抑制了初期成核过程中形成的扭曲的镶嵌结构,有效地降低了AlN的螺位错以及刃位错密度.此外,基于该基板制备的多量子阱结构,其残余应力最小,光致发光强度提高到无注入样品的152%.此外,紫外发光二极管的光电性能大幅提高,当注入电流为100 mA时,光输出功率和电光转换效率分别提高了63.8%和61.7%.

关键词：氮化铝离子注入金属有机化学气相淀积发光二极管

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