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.     

AIGaN／GaN HEMT器件的高温特性

研究了AIGaN／GaN HEMT器件在室温、100℃、200℃和300℃下的工作性能。当栅长为1μm时，器件的最大漏源电流和非本征跨导在室温下的数值为1．02A／mm和230mS／mm。温度升高到100℃时几乎没有变化，温度升高到300℃时．最大漏源电流和跨导分别下降到0．69A／mm和118．25mS／mm，下降的百分比分别为：67．6％和51.4％。     

MOS AlGaN/GaN HEMT研制与特性分析

研制出在蓝宅石衬底上制作的MOS AIGaN/GaN HEMT.器件栅长1um,源漏间距4um,采用电子束蒸发4nm的Si02做栅介质.在4V栅压下器件饱和电流达到718mA/mm,最大跨导为172mS/mm,ft和fmax分别为8.1和15.3GHz.MOS HEMT栅反向泄漏电流与未做介质层的肖特基栅相比,在反偏10V时由2.1×10-8mA/mm减小到8.3×10-9mA/mm,栅漏电流减小2个数量级.MOS AIGaN/GaN HEMT采用薄的栅介质层,在保证减小栅泄漏电流的同时未引起器件跨导明显下降.     

跨导为220mS／mm的AIGaN／GaN HEMT

介绍了AIGaN／GaN HEMT器件的研制及室温下器件特性的测试。漏源欧姆接触采用Ti／Al／Pt／Au．肖特基结金属为Pt／Au。器件栅长为1μm，获得最大跨导220mS／mm，最大的漏源饱和电流密度0．72A／ram。由S参数测量推出器件的截止频率和最高振荡频率分别为12GHz和24GHz。     

AIGaN／GaN HEMT功率放大器设计

在小信号S参数不适于微波功率放大器的设计而大信号S参数不易获得的情况下，利用ADS软件，采用负载牵引法和输入端共轭匹配，成功的设计出AIGaN／GaN HEMT微波功率放大器。为了解决晶体管端口出现负阻的问题，设计了输入输出端并联电阻和反馈网络两种方法，最后得到理想的结果为：工作绝对稳定，带宽3．6GHz～8．0GHz，最高增益11．04dB，最大输出功率33dBm，最大PAE达到29．2％，电压驻波比较小。     

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。     

具有场板结构的AlGaN/GaN HEMT的直流特性

研制成功具有场板结构的AIGaN/GaN HEMT器件,对源场板、栅场板器件的性能进行了分析.场板的引入减小了器件漏电和肖特基漏电,提高了肖特基反向击穿电压.源漏间距4靘的HEMT的击穿电压由常规器件的65V提高到100V以上,肖特基反向漏电由37霢减小到5.7霢,减小了一个量级.肖特基击穿电压由常规结构的78V提高到100V以上.另外,还初步讨论了高频特性.     

具有场板结构的AlGaN/GaN HEMT的直流特性

研制成功具有场板结构的AIGaN/GaN HEMT器件,对源场板、栅场板器件的性能进行了分析.场板的引入减小了器件漏电和肖特基漏电,提高了肖特基反向击穿电压.源漏间距4靘的HEMT的击穿电压由常规器件的65V提高到100V以上,肖特基反向漏电由37霢减小到5.7霢,减小了一个量级.肖特基击穿电压由常规结构的78V提高到100V以上.另外,还初步讨论了高频特性.     

RF-MBE生长的高Al势垒层AlGaN/GaN HEMT结构

采用RF-MBE技术,在蓝宝石衬底上生长了高Al组分势垒层AlGaN/GaN HEMT结构.用三晶X射线衍射分析得到AlGaN势垒层的Al组分约为43%,异质结构晶体质量较高,界面比较光滑.变温霍尔测量显示此结构具有良好的电学性能,室温时电子迁移率和电子浓度分别高达1246cm2/(V·s)和1.429×1013cm-2,二者的乘积为1.8×1016V-1·s-1.用此材料研制的器件,直流特性得到了提高,最大漏极输出电流为1.0A/mm,非本征跨导为218mS/mm.结果表明,提高AlGaN势垒层Al的组分有助于提高AlGaN/GaN HEMT结构材料的电学性能和器件性能.     

X波段高输出功率凹栅AIGaN／GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaNHEMT外延材料，研制出高输出功率A1GaN／GaNHEMT，优化了器件研制工艺，比接触电阻率小于1．0×10^-6Ω·cm^2，电流崩塌参量小于10％，击穿电压大于80V．小栅宽器件工作电压达到40V，频率为8GHz时输出功率密度大于10W／mm．栅宽为2mm单胞器件，工作电压为28V，频率为8GHz时，输出功率为12．3W，功率增益为4．9dB，功率附加效率为35％．四胞内匹配总栅宽为8mm器件，工作电压为27V时，频率为8GHz时，输出功率为33．8W，功率增益为6．3dB，功率附加效率为41．77％，单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果．     

AlGaN/GaN材料HEMT器件优化分析与I-V特性

在考虑Al Ga N / Ga N异质结中的压电极化和自发极化效应的基础上,自洽求解了垂直于沟道方向的薛定谔方程和泊松方程.通过模拟计算,研究了Al Ga N / Ga N HEMT器件掺杂层Al的组分、厚度、施主掺杂浓度以及栅偏压对二维电子气特性的影响.用准二维物理模型计算了Al Ga N/ Ga N HEMT器件的输出特性,给出了相应的饱和电压和阈值电压,并对计算结果和Al Ga N/ Ga N HEMT器件的结构优化进行了分析.     

AlGaN/GaN HEMT高跨导特性的研究

报道了蓝宝石衬底、栅长为0.3 μ m AlGaN/GaN HEMT器件的制备,在未采用散热设备的条件下测得栅宽为100μ m器件的饱和电流为55.9mA,最大源漏电流为92.1mA.对器件的跨导特性进行了对比,得到最大跨导为306mS/mm的器件.同时对器件进行了微波小信号测试,推导出截止频率fT和最高振荡频率fmax分别为18.5GHz和46GHz.     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaNHEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au ,肖特基结金属为Pt/Au .器件栅长为1μm ,获得的最大跨导为12 0mS/mm ,最大的漏源饱和电流密度为0 95A/mm .     

AlGaN/GaN HEMT器件的高温特性

研究了AlGaN/GaNHEMT器件在室温、100℃、200℃和300℃下的工作性能。当栅长为1μm时,器件的最大漏源电流和非本征跨导在室温下的数值为1.02A/mm和230mS/mm。温度升高到100℃时几乎没有变化,温度升高到300℃时,最大漏源电流和跨导分别下降到0.69A/mm和118.25mS/mm,下降的百分比分别为:67.6%和51.4%。     

RF-MBE Grown AlGaN/GaN HEMT Structure with High Al Content

A Si doped AlGaN/GaN HEMT structure with high Al content (x=43%) in the barrier layer is grown on sapphire substrate by RF-MBE.The structural and electrical properties of the heterostructure are investigated by the triple axis Xray diffraction and Van der PauwHall measurement,respectively.The observed prominent Bragg peaks of the GaN and AlGaN and the Hall results show that the structure is of high quality with smooth interface.The high 2DEG mobility in excess of 1260cm2／（V·s） is achieved with an electron density of 1.429e13cm－2 at 297K,corresponding to a sheet-densitymobility product of 1.8e16V－1·s－1.Devices based on the structure are fabricated and characterized.Better DC characteristics,maximum drain current of 1.0A/mm and extrinsic transconductance of 218mS/mm are obtained when compared with HEMTs fabricated using structures with lower Al mole fraction in the AlGaN barrier layer.The results suggest that the high Al content in the AlGaN barrier layer is promising in improving material electrical properties and device performance.     

A high-performance enhancement-mode AIGaN/GaN HEMT

An enhancement-mode AlGaN/GaN HEMT with a threshold voltage of 0.35 V was fabricated by fluorine plasma treatment.The enhancement-mode device demonstrates high-performance DC characteristics with a saturation current density of 667 mA/mm at a gate bias of 4 V and a peak transconductance of 201 mS/mm at a gate bias of 0.8 V. The current-gain cut-off frequency and the maximum oscillation frequency of the enhancement-mode device with a gate length of 1μm are 10.3 GHz and 12.5 GHz,respectively,which is compa...     

AlGaN/GaN基HEMT器件的研究进展(英文)

由于AlGaN具有高的击穿电场(3 MV/cm,是GaAs的7.5倍),且在AlGaN/GaN异质结处存在高浓度的极化诱导二维电子气,AlGaN基高电子迁移率晶体管是目前最适合应用于微波大功率放大领域的器件。着重对影响高频大功率AlGaN/GaN性能的材料结构和器件制作进行了阐述。     

AlGaN/GaN HEMT低温直流特性研究

研究了20℃～-70℃栅宽为100μm、栅长为1μm的AlGaN/GaN HEMT的直流特性.随温度降低，电子迁移率增大，而二维电子气密度基本不变，HEMT饱和漏电流IDsat增大;阈值电压低温时有所下降，在一定温度范围内变化不明显，其原因除栅肖特基势垒高度、AlGaN/GaN导带差发生变化外，还可能与器件制备工艺和源极串联电阻有关。