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[2018年IEEE国际电力电子与应用会议暨展览会(PEAC) - 中国深圳 (2018.11.4-2018.11.7)] 2018 IEEE国际电力电子与应用会议暨展览会(PEAC) - AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中温度依赖性电学行为与陷阱效应研究
摘要： 研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在25°C至125°C温度范围内的温度依赖性电学行为及陷阱效应。实验结果表明：在直流和脉冲条件下，随着温度升高，转移曲线负向偏移且跨导退化，同时栅极漏电流显著增大。此外，在高温及静态偏置状态下，脉冲转移曲线的偏移变化更为明显。该机制可归因于高温下电子辅助隧穿能力的增强以及被俘获电子更易从陷阱中逸出。基于不同温度下的低频噪声技术证实了这些陷阱的存在，测得当前器件的激活能为0.521eV。上述结果可为AlGaN/GaN HEMT的设计与应用提供有益指导。
关键词： 陷阱效应、氮化镓、高电子迁移率晶体管、低频噪声、温度
更新于2025-09-23 15:23:52
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采用石墨烯的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管热分析
摘要： 采用Silvaco软件和有限元法研究了含石墨烯的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的热特性。实施了两种热管理方案：首先将石墨烯作为SiC衬底与GaN缓冲层之间的散热材料以降低器件热边界电阻；同时将石墨烯用作源极接触顶部的热扩散材料以减小器件热阻。热分析结果表明，在13.86 W/mm功率密度下工作的含石墨烯器件温升降低了46.5%。采用石墨烯的GaN HEMTs热阻为6.8 K/W，显著低于无石墨烯器件的18.5 K/W。这些热管理方案有助于将大规模石墨烯集成到实际器件中，实现AlGaN/GaN HEMT的有效散热。
关键词： 氮化铝镓/氮化镓，热管理，高电子迁移率晶体管（HEMTs），石墨烯
更新于2025-09-23 15:23:52
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(1?100)、(0001)和(000?1)晶向GaN/水结的耗尽层内建电场及其在半导体纳米线水分解中的作用
摘要： 在外加偏压和光照条件下，特定GaN晶面/水界面的性质会影响GaN纳米线光电解效率。通过研究Ga极性、N极性及m面GaN与去离子水的界面，可确定不同纳米线晶面对应表面的差异。在特殊设计的测量腔中采用电解液电反射谱（EER）技术，通过分析Franz-Keldysh振荡来研究外加偏压条件下的费米能级局域化分布，同时可计算势垒高度。EER研究表明不同GaN晶面的表面态密度（SDOS）存在差异：±c面在导带附近出现宽化的SDOS，这与GaN电极表面的Ga吸附原子重构及β-Ga2O3存在相关；m面则发现两个窄SDOS奇点，其中一个位于带隙中部，能在零偏压条件下产生约两倍于极性表面的表面势垒高度，这表明n型GaN纳米线可增强侧壁载流子分离并优化析氧速率。此外，在Ga极性GaN/水界面还检测到电压调控的费米能级局域化滞回环。
关键词： 光电电解，m面，表面态，氮化镓，c面
更新于2025-09-23 15:23:52
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采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在硅衬底上制备的AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜的结构与光学特性
摘要： 本研究采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在硅衬底上成功制备了氮化铝/氮化镓（AlN/GaN）和氮化铝/氮化铝镓/氮化镓（AlN/AlGaN/GaN）层状异质结构。分别使用高纯度镓（7N）和铝（6N5）生长GaN、AlN及AlGaN材料。通过原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）和拉曼光谱对制备的AlN/GaN与AlN/AlGaN/GaN异质结构的结构及光学特性进行了研究。AFM测量显示AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN异质结构的表面粗糙度均方根值分别为3.677纳米和10.333纳米。XRD数据表明样品具有典型的六方结构衍射图谱。拉曼光谱揭示两个样品中均存在全部四种拉曼活性振动模式。PL光谱数据显示未出现对应于AlN缺陷深能级的黄光发射，因此PL观测表明AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN薄膜具有良好的光学品质，在光电子学、光伏及射频应用等多个目标领域展现出应用前景。
关键词： 硅、薄膜、分子束外延、氮化铝、氮化镓、氮化铝镓
更新于2025-09-23 15:23:52
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[IEEE 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 上海 (2018.8.8-2018.8.11)] 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 氮化镓高电子迁移率晶体管退化的热分析
摘要： 对工业级GaN HEMT器件进行了高温工作（HTO）实验，检测到跨导下降、阈值电压漂移、栅极漏电流增大等多项直流参数退化失效模式。通过电学方法对器件进行了垂直方向失效定位与分析，结果表明：芯片粘接层退化加剧是导致器件结温升高和热阻增大的主要原因。进一步采用三维X射线成像技术验证了芯片粘接层的退化情况——高温工作应力实验期间，芯片粘接层中的空洞持续扩大，导致散热性能恶化，进而引发结温升高并加速器件性能退化。
关键词： 结温、热阻、可靠性、氮化镓
更新于2025-09-23 15:22:29
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具有高温稳定性的外延再生长GaN-on-GaN垂直p-n二极管的阈值开关与存储行为
摘要： 这封信件报道了外延再生长GaN-on-GaN垂直p-n二极管阈值开关与存储行为的观测结果。该机制被归因于软击穿后再生界面绝缘层中陷阱形成的导电通道。该器件在室温和300℃下均能可靠完成1000次以上循环开关，且置位/复位电压波动极小。由于热脱阱效应增强使得高温下更难形成导电通道，置位电压随温度升高而增大。此外，当复位电压高于4.4V时器件呈现存储特性。本研究可为进一步开发GaN基存储器件及集成电路提供重要参考。
关键词： 记忆、故障、宽禁带半导体、阈值开关、p-n二极管、氮化镓
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用侧壁纹理化提高InGaN/GaN蓝光发光二极管的光提取效率
摘要： 本文报道了侧壁几何形貌对氮化镓基发光二极管（LED）提取效率的影响。我们基于光线追迹法进行了数值分析，发现LED的提取效率随侧壁纹理化而提高。经侧壁纹理处理后，LED的光输出强度（在100 mA注入电流下）提升了13.8%。这些结果证实侧壁几何形貌对提升LED提取效率具有重要作用。
关键词： 纹理处理、发光二极管、氮化镓、光提取效率
更新于2025-09-23 15:22:29
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热丝化学气相沉积金刚石在100毫米MOCVD生长AlGaN/GaN晶圆上的选择性区域沉积
摘要： 报道了一种通过热丝化学气相沉积（HFCVD）在AlGaN/GaN-on-Si（111）晶圆上选择性生长多晶金刚石的新技术，且不会劣化底层材料。通过在HFCVD生长前将纳米金刚石籽晶分散于光刻胶中并进行图案化光刻，实现了选择性金刚石籽晶布设。研究发现，在籽晶布设和金刚石沉积前沉积一层等离子体增强化学气相沉积（PECVD）SiNx薄层对?；lGaN/GaN晶圆至关重要。采用3.0%的甲烷浓度可提高金刚石生长速率并加快表面覆盖。由于?；げ愕拇嬖谝约凹淄榕ǘ忍岣叽吹母毂砻娓哺?，实现了优异的选择性并使AlGaN表面损伤最小化。通过对比金刚石沉积前后进行的原子力显微镜、X射线衍射和拉曼光谱测试结果，以及最终结构的扫描电镜图像，证实了损伤的减轻。
关键词： 二维电子气、倒易空间映射、氮化镓、氮化硅、选区沉积、化学气相沉积金刚石、光刻、氮化镓分解
更新于2025-09-23 15:22:29
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GaN HEMT横向尺寸缩放下自热效应的评估
摘要： 通过基于元胞蒙特卡罗粒子器件模拟器，研究了硅基GaN高电子迁移率晶体管中自热机制的影响。该框架通过声子能量平衡方程纳入热效应，实现电荷与热输运的自洽耦合。首先建立实验器件的先进电热模型并校准至直流特性测量值，由于捕捉了改变电荷输运的散射过程温度依赖性，模型在整个IDS(VGS?VDS)空间呈现精确描述。随后利用该模型评估横向尺寸缩减（即减小源漏栅间距LSG和栅漏间距LGD）的影响，通过获取声学/光学声子模式的详细温度分布图以及电场与载流子速度分布曲线进行研究。研究发现沟道热点位置并非如既往方法预测的处于电场峰值处，而是向漏极偏移达32纳米。此外研究表明：虽然尺寸缩减器件具有更优的直流和小信号交流性能，但在耗散相同直流功率时，其沟道温度较原始非缩减器件升高高达15%，且全器件温度分布与缩减版图呈现强相关性。
关键词： 可靠性、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、蒙特卡罗方法、自热效应、尺寸缩放、氮化镓（GaN）
更新于2025-09-23 15:22:29
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采用PECVD法制备的SiNx、SiON和SiO2作为栅介质与钝化层的AlGaN/GaN MIS-HEMT
摘要： 在AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）中，采用SiNx、SiON和SiO2三种不同绝缘层作为栅介质和钝化层。这些材料通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统制备。研究发现它们在栅极漏电流、击穿电压、界面陷阱和电流崩塌特性方面存在显著差异：SiON MIS-HEMT展现出最高的击穿电压和导通/截止电流比（Ion/Ioff）；SiNx MIS-HEMT在抑制电流崩塌方面表现优异但具有最高的栅极漏电流密度；SiO2 MIS-HEMT虽具有最低的栅极漏电流密度却出现金属-绝缘体-半导体（MIS）二极管的早期击穿现象。界面陷阱分析表明：SiNx MIS-HEMT具有最大的浅能级陷阱密度和最小的深能级陷阱密度，而SiO2 MIS-HEMT的深能级陷阱密度最高。通过光致发光（PL）光谱确认了导致电流崩塌的成因。综合直流（DC）特性来看，SiNx与SiON各具优缺点。
关键词： 界面陷阱，MISHEMT，氮化镓，等离子体增强化学气相沉积，电流崩塌，介质层
更新于2025-09-23 15:22:29