AlGaN/AlN/GaN肖特基二极管的电学性能

利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长的AlGaN/AlN/GaN/蓝宝石材料制备了AlGaN肖特基二极管.器件的肖特基接触和欧姆接触分别为Ti/Pt和Ti/Al/Ti/Au,均采用电子束蒸发的方法沉积.AlGaN表面欧姆接触的比接触电阻率为7.48×10-4Ω/cm2,器件的I-V测试表明该AlGaN肖特基二极管具有较好的整流特性.根据器件的正向,I-V特性计算得到器件的势垒高度和理想因子分别为0.57eV和4.83.将器件在300℃中温退火,器件的电学性能有所改善.     

氮化对蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结

研究了不同氮化条件对蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料特性的影响。研究表明,随着氮化过程NH₃流量的增大,GaN外延层的晶体质量得到了改善,GaN内应力释放,但是AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的迁移率有所恶化。讨论了上述现象出现的原因。     

蓝宝石衬底上AlGaN外延材料的低压MOCVD生长

采用低温AlN成核层在1180℃温度下在(0001)蓝宝石衬底上用低压MOCVD设备生长了AlGaN外延层.Al组分高达0.6、厚度大于1μm的AlGaN外延层表面光亮,晶体质量较好,(0002)X射线衍射回摆曲线半峰宽FWHM为853弧秒.当反应室气压从5×103Pa降到2×103Pa后, AlGaN 外延层的生长速率和固相Al组分都显著提高.     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN HFET功率特性

通过台面隔离与注入隔离结合的方法,解决了由于GaN外延材料缓冲层质量差造成的AlGaN/GaN HFET击穿电压低的问题.通过优化的500℃/50s栅退火条件,改善Ni-AlGaN/GaN二极管特性,理想因子和势垒高度分别优化到1.5和0.87eV.通过改进AlGaN/GaN HFET制备工艺,得到提高器件输出功率的优化工艺,采用这一工艺制备的蓝宝石衬底总栅宽为1mm,器件在频率为8GHz时输出功率达到4.57W,功率附加效率为55.1%.     

AlN阻挡层对AlGaN/GaN HEMT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.     

蓝宝石衬底上原子级光滑AlN外延层的MOCVD生长

在蓝宝石衬底表面无氮化、低Ⅴ/Ⅲ比的情况下,采用1200℃的衬底温度、5kPa反应室气压,用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出了表面原子级光滑的AlN外延层.原子力显微镜测试表明其平均粗糙度为0.44nm,X射线衍射(0002)回摆曲线FWHM为166".实验结果和分析表明,极性和气相反应是影响AlN表面形貌的主要原因.以原子级光滑的AlN为模板生长出了高质量的高Al组分的n型AlGaN,证实了AlN模板具有较好的质量.     

蓝宝石衬底上原子级光滑AlN外延层的MOCVD生长

在蓝宝石衬底表面无氮化、低Ⅴ/Ⅲ比的情况下,采用1200℃的衬底温度、5kPa反应室气压,用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出了表面原子级光滑的AlN外延层.原子力显微镜测试表明其平均粗糙度为0.44nm,X射线衍射(0002)回摆曲线FWHM为166".实验结果和分析表明,极性和气相反应是影响AlN表面形貌的主要原因.以原子级光滑的AlN为模板生长出了高质量的高Al组分的n型AlGaN,证实了AlN模板具有较好的质量.     

MOCVD生长的SiC衬底高迁移率GaN沟道层AlGaN/AlN/GaN HEMT结构

用MOCVD技术在高阻6H-SiC衬底上研制出了具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构材料,其室温和80K时二维电子气迁移率分别为1944和11588cm2/(V·s),相应二维电子气浓度为1.03×1013cm-2;三晶X射线衍射和原子力显微镜分析表明该材料具有良好的晶体质量和表面形貌,10μm×10μm样品的表面粗糙度为0.27nm.用此材料研制出了栅长为0.8μm,栅宽为1.2mm的HEMT器件,最大漏极饱和电流密度和非本征跨导分别为957mA/mm和267mS/mm.     

蓝宝石衬底上Ka波段AlN/GaN高电子迁移率晶体管

We report the DC and RF characteristics of AlN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) with the gate length of 100 nm on sapphire substrates. The device exhibits a maximum drain current density of 1.29 A/mm and a peak transconductance of 440 m S/mm. A current gain cutoff frequency and a maximum oscillation frequency of 119 GHz and 155 GHz have been obtained, respectively. Furthermore, the large signal load pull characteristics of the AlN/GaN HEMTs were measured at 29 GHz. An output power density of 429 m W/mm has been demonstrated at a drain bias of 10 V. To the authors’ best knowledge, this is the earliest demonstration of power density at the Ka band for Al N/Ga N HEMTs in the domestic, and also a high frequency of load-pull measurements for Al N/Ga N HEMTs.     

氮化对蓝宝石衬底上AlGaN/GaN异质结材料性能的影响

研究了不同氮化条件对蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN异质结材料特性的影响。研究表明,随着氮化过程NH3流量的增大,GaN外延层的晶体质量得到了改善,GaN内应力释放,但是AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的迁移率有所恶化。讨论了上述现象出现的原因。     

蓝宝石衬底上生长的铝镓氮外延膜的应变分析

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同Al组分含量的2μm厚AlxGg1-xN外延膜,通过透射电镜定性分析了外延膜中的位错和缺陷,通过高分辨X射线衍射试验对AlxGa1-xN外延膜进行ω/2θ扫描,结果显示外延膜为六方晶系纤锌矿结构,通过对对称面和非对称面的晶面间距进行修正精确计算了外延膜晶格常数,并由此对应变进行定量分析,四个不同Al组分的AlxGa1-xN外延膜样品的四方畸变值随Al含量的增大而逐渐减小,并且均小于零,在水平方向上均处于压应变状态.     

蓝宝石衬底AlGaNöGaN 功率HEM Ts 研制

基于蓝宝石衬底的高微波特性 Al Ga N/Ga N HEMTs功率器件 ,器件采用了新的欧姆接触和新型空气桥方案。测试表明 ,器件电流密度 0 .784A/mm,跨导 1 97m S/mm,关态击穿电压 >80 V,截止态漏电很小 ,栅宽 1 mm的器件的单位截止频率 ( f T)达到 2 0 GHz,最大振荡频率 ( fmax) 2 8GHz,2 GHz脉冲测试下 ,栅宽 0 .75 mm器件 ,功率增益1 1 .8d B,输出功率 3 1 .2 d Bm,功率密度 1 .75 W/mm。     

Hydrogen sensors based on AlGaN/AlN/GaN HEMT

Pt/AlGaN/AlN/GaN high electron mobility transistors (HEMT) were fabricated and characterized for hydrogen sensing. Pt and Ti/Al/Ni/Au metals were evaporated to form the Schottky contact and the ohmic contact, respectively. The sensors can be operated in either the field effect transistor (FET) mode or the Schottky diode mode. Current changes and time dependence of the sensors under the FET and diode modes were compared. When the sensor was operated in the FET mode, the sensor can have larger current change of 8 mA, but its sensitivity is only about 0.2. In the diode mode, the current change was very small under the reverse bias but it increased greatly and gradually saturated at 0.8 mA under the forward bias. The sensor had much higher sensitivity when operated in the diode mode than in the FET mode. The oxygen in the air could accelerate the desorption of the hydrogen and the recovery of the sensor.     

高跨导AlGaN/GaN HEMT器件

报道了生长在蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN HEMT器件的制造工艺以及在室温下器件的性能.器件的栅长为1.0μm,源漏间距为4.0μm.器件的最大电流密度达到1000mA/mm,最大跨导高达198mS/mm,转移特性曲线表现出增益带宽较宽的特点.同时由所测得的S参数推出栅长为1.0μm器件的截止频率(fT)和最高振荡频率(fmax)分别为18.7GHz和19.1GHz.     

高跨导AlGaN/GaN HEMT器件

报道了生长在蓝宝石衬底上的AlGaN/GaNHEMT器件的制造工艺以及在室温下器件的性能.器件的栅长为1 0 μm ,源漏间距为4 0 μm .器件的最大电流密度达到1 0 0 0mA/mm ,最大跨导高达1 98mS/mm ,转移特性曲线表现出增益带宽较宽的特点.同时由所测得的S参数推出栅长为1 0 μm器件的截止频率(fT)和最高振荡频率(fmax)分别为1 8 7GHz和1 9 1GHz.     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源微波HEMTs器件

报道了蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源器件的制备与特性.该器件包括栅长为0.8μm共源器件与栅长为1μm的共栅器件.实验表明,共栅器件的第二栅压会显著影响器件饱和电流与跨导特性,从而控制功率增益.与共源器件相比,共栅共源器件表现出稍低的fT、较低的反馈、显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗.     

蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源微波HEMTs器件

报道了蓝宝石衬底AlGaN/GaN共栅共源器件的制备与特性.该器件包括栅长为0.8μm共源器件与栅长为1μm的共栅器件.实验表明,共栅器件的第二栅压会显著影响器件饱和电流与跨导特性,从而控制功率增益.与共源器件相比,共栅共源器件表现出稍低的 f T、较低的反馈、显著增加的功率资用增益及较高的端口阻抗.     

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。     

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.     

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%。