F等离子体处理增强型及耗尽型AlGaN/GaN HEMT集成的D触发器

耗尽型和F等离子体处理增强型高电子迁移率晶体管（HEMT）被集成在同一圆片上。增强型/耗尽型 HEMT反向器、与非门以及D触发器等直接耦合场效应晶体管逻辑电路被制作在AlGaN/GaN异质结上。D触发器在GaN体系中首次被实现。在电源电压为2伏的条件下,增强型/耗尽型反向器显示输出逻辑摆幅为1.7伏,逻辑低噪声容限为0.49伏,逻辑高噪声容限为0.83伏。与非门和D触发器的功能正确,证实了GaN基数字电路的发展潜力。     

F注入AlGaN/GaN增强型HEMT

The fabrication of enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs by fluorine plasma treatment on sapphire substrates is reported. A new method is used to fabricate devices with different fluorine plasma RF power treatments on one wafer to avoid differences between different wafers. The plasma-treated gate regions of devices treated with different fluorine plasma RF powers were separately opened by a step-and-repeat system. The properties of these devices are compared and analyzed. The devices with 150 W fluorine plasma treatment power and with 0.6 μm gate-length exhibited a threshold voltage of 0.57 V, a maximum drain current of 501 mA/mm, a maximum transconductance of 210 mS/mm, a current gain cutoff frequency of 19.4 GHz and a maximum oscillation frequency of 26 GHz. An excessive fluorine plasma treatment power of 250 W results in a small maximum drain current, which can be attributed to the implantation of fluorine plasma in the channel.     

高性能的增强型AlGaN/GaN HEMT

采用氟离子处理的方法实现了阈值电压0.35V的增强型AlGaN/GaN HEMT 器件。该器件展示了高性能直流特性,最大饱和电流 667mA/mm,器件的峰值跨导达到203ms/mm。 1μm栅长电流增益截止频率和最大振荡截止频率分别为10.3GHz和12.5GHz,并且小信号特性在器件氟离子处理后并没有出现衰退。最后,采用SIMS的实验结果辅助进行了数值仿真,对氟离子在势垒层中起受主缺陷的理论给出了合理的解释。     

SiN钝化前的NF3等离子体处理对AlGaN/GaN HEMT性能的影响

研究了SiN钝化前利用感应耦合等离子体（ICP）对AlGaN/GaN HEMT表面进行NF3等离子体处理对器件性能的影响. 结果表明,运用低能量的NF3等离子体处理钝化前的AlGaN/GaN HEMT表面能有效抑制器件电流崩塌,而器件直流及微波小信号特性则未受影响. 微波功率测试表明,经过6min NF3等离子体处理的AlGaN/GaN HEMT在2GHz, 30V工作电压下达到6.15W/mm的输出功率密度,而未经过处理的器件只达到1.82W/mm的输出功率密度.     

微波功率AlGaN/GaN HEMT的研究进展

文章论述了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波功率领域应用的优势,详细介绍了微波功率AlGaN/GaN HEMT的工艺进展以及器件的直流和频率特性,评述了其最新进展及今后发展方向.     

AlGaN/GaN HEMT中电场分布的ATLAS模拟

用Silvaco的ATLAS软件模拟了栅场板参数对AlGaN/GaN HEMT中电场分布的影响.模拟结果表明,场板的加入改变了器件中电势的分布情况,降低了栅边缘处的电场峰值,改善了器件的击穿特性;场板长度(LFP,length of field plate)、场板与势垒层间的介质层厚度t等对电场的分布影响很大.随着LFP的增大、t的减小,栅边缘处的电场峰值Epeak1明显下降,对提高器件的耐压非常有利.通过对相同器件结构处于不同漏压下的情况进行模拟,发现当器件处于高压下时,场板的分压作用更加明显,说明场板结构更适合于制备用作电力开关器件的高击穿电压AlGaN/GaN HEMT.     

AlGaN/GaN HEMT势垒层厚度影响的模拟及优化

完成了对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的结构设计及器件物理特性的验证等工作.使用TCAD软件完成了该器件直流特性及微波特性等性能的模拟.建立该器件的极化效应模型是本项研究的重点.完成了对异质结条件下诸多模型参数的筛选及修正,得到了符合理论的模拟结果.器件特性的验证与优化基于势垒层厚度h的变化展开,研究...     

表面态对AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的影响

基于静电学分析,得出表面态是电子的一个重要来源.基于这一分析,可以解释已发表的关于二维电子气(2DEC)的大量数据.例如,2DEG密度随着AlGaN层厚度、Al组分的变化的原因.当A10.3Ga0.7N/GaN结构中生长一层5 nm厚的GaN冒层时,2DEG浓度由1.47×1013cm-2减少到1.20×1013cm-2,减少是由于表面类施主态离化减少.由于充分厚的GaN冒层导致GaN/AlGaN/GaN上界面形成二维空穴气(2DHG),所以在超出特定的冒层厚度时2DEG浓度达到饱和.     

宽带GaN单片功率放大器研究

基于GaN HEMT器件在微波功率方面的优越性能,设计并实现了宽带GaN单片功率放大器.简述了AlGaN/GaN异质结构的优势以及现状,同时结合热分析的方法给出了所选GaN HEMT器件的基本尺寸和性能,并采用ICCAP提取了合适的大信号模型,通过器件性能优选拓扑结构,最终运用宽带匹配的方法并结合较先进的仿真软件设计了一款GaN宽带单片功率放大器.测试结果表明,单片放大器脉冲工作方式下在2～7 GHz频带内,小信号增益G＞18 dB,输入回损＜-10 dB,脉冲饱和输出功率Po＞5 W,功率增益GP＞15 dB,典型功率附加效率25%(测试条件为脉宽100μs,占空比10%).GaN HEMT器件具有较高的功率密度和良好的宽带特点.     

AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管解析模型

基于电荷控制理论,考虑到极化效应和寄生漏源电阻的影响,建立了能精确模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性和小信号参数的解析模型.计算表明,自发极化和压电极化的综合作用对器件特性影响尤为显著,2V栅压下,栅长为1μm的Al_0.2Ga_0.8N/GaN HEMT获得的最大漏电流为1370mA/mm;降低寄生源漏电阻可以获得更高的饱和电流、跨导和截至频率.模拟结果同已有的测试结果较为吻合,该模型具有物理概念明确且算法简单的优点,适于微波器件结构和电路设计.     

高频功率AlGaN/GaN HEMT 的栅结构优化

本文研究了栅帽、栅源间距对AlGaN/GaN HEMT性能的影响。基于研究结果得出了优化高频功率AlGaN/GaN HEMT栅结构的方法。缩小栅场板可以有效提高器件的增益、截止频率（ft）、最大震荡频率（fmax）。通过减小栅场板长度,栅长0.35 器件的ft达到了30GHz、fmax达到了80GHz。采用tao型栅（栅帽偏向源侧）或者增加栅金属厚度还可以进一步优化 。缩小栅源的距离可以提高饱和漏电流和击穿电压,从而提高器件的输出功率。     

一个8 GHz基于AlGaN/GaN HEMT的内匹配电路

论述了一个在8 GHz下基于AlGaN/GaN HEMT功率放大器HMIC的设计、制备与测试.该电路包含了1个10×100 μm的AlGaN/GaN HEMT和输入输出匹配电路.在偏置条件为VDS=40 V、IDS=0.16 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到36.5 dBm(4.5 W),PAE为60%,线性增益10 dB;在偏置条件为VDS=30 V、IDS=0.19 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到35.6 dBm(3.6 W),PAE为47%,线性增益9 dB.