AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/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,获得的最大跨导为120mS/mm,最大的漏源饱和电流密度为0.95A/mm.     

AlGaN/GaN材料HEMT器件优化分析与I-V特性

在考虑AlGaN/GaN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AlGaN/GaN 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AlGaN/GaN 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AlGaN/GaN HEMT器件的结构优化进行了分析.     

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器件的光电特性研究

本文采用Silvaco TCAD软件在海威华芯0.25μm AlGaN/GaN HEMT工艺和设计规则下建立了AlGaN/GaN HEMT的二维仿真模型,对AlGaN/GaN HEMT器件在有/无光照条件下进行了击穿特性的仿真和研究,结果表明器件的光电流可以达到暗电流的4000倍以上;采用脉冲响应法对AlGaN/GaN HEMT器件进行了光电响应速度的仿真,结果表明该器件可实现580Hz光脉冲到电脉冲的转换。因此,本文研究的常规非光电工艺AlGaN/GaN HEMT器件可以用来制作具有内部增益的雪崩型紫外光电探测器。     

基于国产外延材料的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件研制

本文报道了基于国产外延材料的SiC基Al GaN/GaN高迁移率晶体管（HEMT）器件的研制,外延材料利用金属有机物化学气相淀积技术（MOCVD）生长,器件栅长0.8μm,输出电流密度达到0.94A/mm,在5.4GHz下,单指型管芯获得了3.1W/mm的连续波测试功率,与蓝宝石衬底的器件相比,由于自热效应的有效改善,输出功率能力大大提高.     

大电流密度高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

在SiC衬底上制备得到了表面钝化氮化硅(SiN)的AlGaN/Ga N高电子迁移率场效应晶体管(HEMTs)。采用高电子浓度的AlGaN/GaN异质结材料、90 nm T型栅、100 nm SiN表面钝化、低欧姆接触以及较短漏源间距等方法来提升器件性能。在Vgs=4 V时器件的最大漏源饱和电流密度为1.72 A/mm,最大跨导为305 m S/mm,此结果为国内报道的AlGaN/GaN HEMT器件最大漏源饱和电流密度。此外,栅长为90 nm T型栅器件的电流增益截止频率(fT)为109GHz,最大振荡频率(fmax)为144 GHz。     

AlGaN/GaN HEMT器件小信号等效电路参数值的提取

利用国际通用的ColdFET以及宽带小信号提取方法对AlGaN/GaN HEMT器件进行小信号参数的提取,用仿真软件ADS(advanced design system)建立HEMT小信号等效电路模型,并对参数值进行优化.可快速提取器件的小信号参数并给予工艺一些反馈和指导.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

Ka波段AlGaN/GaN HEMT栅结构仿真研究

为了研究适合Ka波段AlGaN/GaN HEMT的栅结构尺寸,借助二维器件仿真软件Silvaco Atlas,在完善仿真模型的基础上研究了Γ型栅各部分对AlGaN/GaN HEMT特性的影响,包括栅长与短沟道效应的关系、栅与沟道距离对短沟道效应和饱和漏电流的影响,以及栅金属厚度对fmax,栅场板对fT、fmax和内部电场的影响。根据典型器件结构和材料参数的仿真表明,为了提高频率并减轻短沟道效应,栅长应取0.15～0.25μm;减小栅与沟道的距离可略微改善短沟道效应,但会明显降低器件的饱和漏电流,综合考虑栅调制能力、饱和漏电流、短沟道效应三个方面,栅与沟道距离应取10～20nm;为了提高fmax,栅金属厚度应大于0.4μm;缩小栅场板长度可有效提高器件的频率,兼顾Ka波段应用和提高击穿电压,栅场板长度应在0.3～0.4μm左右。仿真得出的器件性能随结构参数的变化趋势以及尺寸数据对于Ka波段AlGaN/GaN HEMT的研究具有参考意义。     

基于AlGaN/GaN HEMT的X波段内匹配功率合成放大器的设计

利用内匹配和功率合成技术设计了X波段AlGaN/GaN HEMT功率合成放大器.电路包含有四个AlGaN/GaN HEMT和制作在Al2O3陶瓷基片上的输入输出匹配电路.在偏置条件VDS=30 V,IDS=700 mA时8 GHz测出连续波饱和输出功率达到Pat=40 dBm(10 W),最大PAE=37.44%,线性增益9 dB.     

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.     

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.     

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.     

X波段大栅宽高输出功率AlGaN/GaN HEMT的研究

利用MOCVD技术研制了国产SiC衬底的GaN HEMT外延材料,方块电阻小于260 Ω/□,迁移率最大值达到2 130 cm2V-1s-1,方块电阻和迁移率不均匀性小于3%,采用新的器件栅结构和高应力SiN钝化技术,降低了大栅宽器件栅泄漏电流,提高了工作电压.研制的总栅宽为25.3 mm的四胞内匹配器件X波段输出功率达到141.25 W,线性增益大于12 dB,PAE达到41.4%.     

AlGaN/GaN double-channel HEMT

正The fabrication of AlGaN/GaN double-channel high electron mobility transistors on sapphire substrates is reported.Two carrier channels are formed in an AlGaN/GaN/AlGaN/GaN multilayer structure.The DC performance of the resulting double-channel HEMT shows a wider high transconductance region compared with single-channel HEMT. Simulations provide an explanation for the influence of the double-channel on the high transconductance region.The buffer trap is suggested to be related to the wide region of high transconductance.The RF characteristics are also studied.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.     

一种新的AlGaN/GaN HEMT半经验直流特性模型

在EEHEMT1模型的基础上给出一种新的A1GaN/GaN HEMT半经验直流特性模型,考虑了栅源电压对膝点电压的影响,得到描述AlGaN/GaN HEMT器件I-Ⅴ特性的方程.此模型可以应用于蓝宝石和SiC两种不同衬底AlGaN/GaN HEMT器件的I-Ⅴ特性模拟.仿真结果和实验测量结果拟合误差小于3%.