不同AlGaN层厚度的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的静态特性

利用金属有机化合物气相外延技术研究了Al Ga N/ Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的外延生长及器件制作,重点比较了具有不同Al Ga N层厚度的HEMT器件的静态特性.实验发现具有较薄Al Ga N隔离层的结构表现出较好的器件特性.栅长为1μm的器件获得了6 5 0 m A/ m m的最大饱和电流密度和10 0 m S/ mm的最大跨导.     

RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为1035cm2/(V·s),二维电子气浓度为1.0×1013cm-2,77K迁移率为2653cm2/(V·s),二维电子气浓度为9.6×1012cm-2的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm)的室温非本征跨导为186mS/mm,最大漏极饱和电流密度为925mA/mm,特征频率为18.8GHz.     

RF-MBE生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性

用射频分子束外延技术研制出了室温迁移率为10 35 cm2 /(V·s) ,二维电子气浓度为1.0×10 1 3cm- 2 ,77K迁移率为2 6 5 3cm2 /(V·s) ,二维电子气浓度为9.6×10 1 2 cm- 2 的Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管材料.用此材料研制的器件(栅长为1μm,栅宽为80μm,源-漏间距为4μm )的室温非本征跨导为186 m S/m m,最大漏极饱和电流密度为92 5 m A/m m,特征频率为18.8GHz.     

4H-SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的研制

报道了在4H-SiC衬底上AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)的研制和室温特性测试结果.器件采用栅长为0.7μm,夹断电压为-3.2V,获得了最高跨导为202mS/mm,最大漏源饱和电流密度为915mA/mm的优良性能和结果.     

4H-SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的研制

报道了在4H-SiC衬底上AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的研制和室温特性测试结果.器件采用栅长为0.7μm,夹断电压为-3.2V,获得了最高跨导为202mS/mm,最大漏源饱和电流密度为915mA/mm的优良性能和结果.     

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.     

高电子迁移率晶体管器件模型

（Ａｌ．Ｇａ）Ａｓ－ＧａＡｓ高电子迁移率晶体管（ＨＥＭＴ）具有跨导大、截止频率高、噪声低、开关速度快以及功耗低等特点。是一种比ＭＥＳＦＥＴ优越的新型器件。在器件模拟这一领域，已经发展了一维分析模型、二维数值模型或半数值模型以及针对小尺寸器件的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模型。对部分一维和二维器件模型作了综合介绍和分析。     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的可靠性

利用正向肖特基结结电压与温度的线性关系,对AlGaN/GaN HEMT器件有源区瞬态温升进行了测量,其热阻为19.6℃/W。比较了不同测温方法和外界环境对器件沟道温升的影响。并研究了栅极施加反向直流阶梯应力对AlGaN/GaN HEMT器件性能的影响,结果表明器件在应力作用下电学参数退化,大信号寄生源/漏极电阻RS/RD和栅源正向I-V特性在击穿后能得到恢复。AlGaN势垒层陷阱俘获电子和电子填充栅极表面态是器件参数退化的原因,表面态恢复是器件参数恢复的主要原因。     

氮化镓基高电子迁移率晶体管Kink效应研究

研究了氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)发生Kink效应的物理机制,并进行了实验测试。测试结果表明,当第一次扫描、漏极电压较大时,扩散进入耗尽区的电子在高场作用下形成热电子,碰撞电离出深能级施主态中的非平衡电子,第二次扫描的Kink效应减弱。当第一次扫描、漏极电压较小时,扩散进入耗尽区的电子被浅能级缺陷态捕获,第二次扫描的Kink效应增强。在开态下,增大反向栅极电压,可减小沟道电子浓度,进而减小电子捕获效应,Kink效应减弱。在半开态和闭态下,Kink效应不显著。最终得出,GaN缓冲层内类施主型缺陷态对沟道电子的捕获和热电子辅助去捕获,是Kink效应发生的主要原因。     

GaN高电子迁移率晶体管高频噪声特性的研究

基于FUKUI噪声模型,分析了GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的高频噪声特性,结果表明,由于GaN HEMT具有更高的临界电场和更大的电子饱和速度,与第2代半导体器件(GaAs HEMT等)相比具有更优越的噪声性能.对近10多年来国内外在GaN HEMT低噪声器件及其低噪声功率放大器单片集成电路(MMIC)方面的研究进行了综述,并分析了GaN HEMT在低噪声应用领域目前存在的主要问题及其发展趋势.     

fmax为100GHz的蓝宝石衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

制作了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管.0V栅压下,0.3μm栅长、100μm栅宽的器件的饱和漏电流密度为0.85A/mm,峰值跨导为225mS/mm;特征频率和最高振荡频率分别为45和100GHz;4GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.8W/mm和9.5dB,8GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.12W/mm和11.5dB.     

AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors on Sapphires with fmax of 100GHz

制作了蓝宝石衬底上生长的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管.0V栅压下,0.3μm栅长、100μm栅宽的器件的饱和漏电流密度为0.85A/mm,峰值跨导为225mS/mm;特征频率和最高振荡频率分别为45和100GHz;4GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.8W/mm和9.5dB,8GHz频率下输出功率密度和增益分别为1.12W/mm和11.5dB.     

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.     

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.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管大信号I-V特性模型

对非线性电流源Ids(Vgs,Vds)的准确描述是Al GaN/GaN HEMT大信号模型的最重要部分之一.Materka模型考虑了夹断电压与Vds的关系,其模型参数只有三个,但是Ids与Vgs的平方关系不符合实际,计算结果与测量数据有误差.我们在考虑了栅电压与漏电流的关系及不同栅压区漏电流随漏电压斜率改变的基础上,提出了改进的高电子迁移率晶体管(HEMT)的直流特性模型.采用这个模型,计算了Al GaN/GaN HEMT器件的大信号I-V特性,并与实际测量数据进行了比较.实验结果表明改进的模型更精确,Ids与Vgs的呈2.5次方的指数关系.     

High voltage degradation of GaN High Electron Mobility Transistors on silicon substrate

We have electrically stressed GaN High Electron Mobility Transistors on Si substrate at high voltages. We observe a pattern of device degradation that differs markedly from previous reports in GaN-on-SiC HEMTs. Similarly to these devices, the gate leakage current of GaN-on-Si HEMTs increases by several orders of magnitude at a certain critical voltage and this increase is irreversible. However, in contrast with devices on SiC, the critical voltage varies substantially across the wafer, even over short distances, with values as high as 75 V being observed. In addition, for voltages below the critical voltage, we observe a prominent degradation in the drain current and the source and drain resistances, something not observed in devices on SiC. This degradation is almost completely recoverable under UV illumination. We attribute these results to the high mismatch that exists between GaN and Si that leads to a large concentration of electrically active traps and a lower and non-uniform initial strain in the AlGaN barrier. This is evidenced by observed correlations between threshold voltage and maximum drain current in fresh devices and their corresponding critical voltages.     

非掺杂AlGaN/GaN HEMT微波功率器件

介绍了非掺杂GaN HEMT微波功率器件的结构、制造工艺和测试结果. 制作了几种0.6μm栅长、100～1000μm不同栅宽的器件，对于栅宽分别为100, 300和500μm的器件，典型最大跨导为190～170mS/mm；截止频率比较相近，大约为24GHz；而最高振荡频率随栅宽增加而降低，分别为56, 46和40GHz. 测试了8GHz频率时，不同工作条件下1000μm栅宽器件的连续波微波功率特性：Vds=17V, Id=310mA, Pin=25.19dBm时，Po=30dBm (1W) ,Ga=4.81dB; Vds=18V, Id=290mA, Pin=27dBm时，Po=31.35dBm (1.37W) ,Ga=4.35dB.     

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.