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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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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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一种用于表征GaN HEMT中陷阱的电压瞬态方法
摘要： 氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）中的陷阱效应仍限制其性能表现。电流瞬态法在表征器件陷阱方面具有优势，但在高精度测量要求下，电压漂移可能导致误差。本文提出一种利用电压瞬态测量来表征GaN HEMTs中陷阱的方法，该方法在简便性和有效性方面展现出优势——特别是通过优化测量电路避免了前述问题?；诖朔椒?，我们分别确定了器件中AlGaN势垒层和GaN缓冲层陷阱的时间常数与能级，并通过多温度测量验证了其俘获/释放机制。同时发现退化速率与沟道电流呈经典指数依赖关系。
关键词： 陷阱效应、氮化镓、电压瞬态、高电子迁移率晶体管（HEMTs）
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于离散脉冲电流时间法的氮化镓基功率器件沟道热阻评估方法
摘要： 本文提出了一种提取晶体管器件沟道热阻的简易电学方法。该方法通过对比直流与离散脉冲特性，估算直流偏置条件下的有效沟道温升。利用离散脉冲I-t特性法可有效消除器件自热效应，从而避免低估器件沟道热阻，使得在高功率工况下进行热学测量成为可能。该技术已应用于三种不同衬底的横向GaN HEMT器件以及蓝宝石衬底垂直型GaN电流孔径垂直电子晶体管(CAVET)，验证了其对不同器件结构和几何构型的灵敏度与有效性。
关键词： 高电子迁移率晶体管（HEMTs）、自热效应、电流孔径垂直电子晶体管（CAVET）、沟道热阻
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 溶液法制备超薄SnO?钝化吸收层/缓冲层异质结及晶界以实现高效铜锌锡硫硒（CZTS）太阳能电池
摘要： 基于磷化铟的高电子迁移率晶体管（InP-HEMTs）和石墨烯沟道场效应晶体管（G-FETs）被实验性地研究作为未来宽带光通信和无线通信系统的光子频率转换器。通过利用InP-HEMTs和G-FETs的光电特性和三端功能，实现了120 GHz无线通信频段的单芯片光子双混频操作。将112.5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与87.5 GHz本振信号混频至25 GHz中频带，其中本振信号由光注入光电混频拍频信号同步自生成。结果表明，G-FET的本征沟道能够实现优于具有同等器件特征尺寸的InP-HEMT的速度性能。通过降低G-FET的外在寄生电阻并实现高效的光吸收结构，可能实现具有足够高转换增益的毫米波和亚太赫兹光子频率转换，以满足实际应用需求。
关键词： 毫米波光子学、无线接入网络、石墨烯、场效应晶体管（FETs）、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、磷化铟（InP）、毫米波通信、频率转换
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 宽禁带碲锌矿基太阳能电池用于半透明光伏应用的数值建模与实验实现
摘要： 基于磷化铟的高电子迁移率晶体管（InP-HEMTs）和石墨烯沟道场效应晶体管（G-FETs）被实验性地研究作为未来宽带光通信和无线通信系统的光子频率转换器。利用InP-HEMTs和G-FETs的光电特性和三端功能，在120 GHz无线通信频段实现了单芯片光子双混频操作。将112.5 GHz载波上的10 Gbit/s级数据信号与87.5 GHz本振信号下变频至25 GHz中频带，该本振信号由光注入光电混合拍频同时自生成。结果表明，G-FET的本征沟道能够实现优于具有同等器件特征尺寸的InP-HEMT的速度性能。降低G-FET的外在寄生电阻并实现高效的光吸收结构，可能使毫米波和亚太赫兹光子频率转换在实际应用中达到足够高的转换增益。
关键词： 毫米波光子学、无线接入网络、石墨烯、场效应晶体管（FETs）、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、磷化铟（InP）、毫米波通信、频率转换
更新于2025-09-19 17:13:59
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氮化镓高电子迁移率晶体管最新研究进展综述：器件、制备与可靠性
摘要： 基于氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMTs）在高功率和高频器件应用中展现出卓越特性。本文综述了AlGaN/GaN HEMTs的最新研究进展，内容包括以下部分：首先讨论器件制备中的挑战及优化方案；其次介绍器件制备技术的最新进展；最后探讨模拟研究中一些具有前景的器件结构。
关键词： 高电子迁移率晶体管（HEMTs）、p型氮化镓（p-GaN）、增强型、氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）
更新于2025-09-04 15:30:14
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宽禁带氮化镓基高电子迁移率晶体管功率器件中阈值电压稳定性与高温运行相关性的模型开发
摘要： 半导体功率器件在实际应用中，阈值电压（Vth）的温度依赖性稳定性是一个重要问题，尤其是在经历重复高温工作条件时。本研究探究了宽禁带氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在高温工作下Vth解析模型及其稳定性。通过分析势垒高度、导带和极化电荷等物理参数的温度效应，揭示了Vth稳定性的机理。随后提出并建立了高温工作下的Vth解析模型，以研究测量温度和重复周期对Vth稳定性的影响。通过将理论计算数据与实验测量及技术计算机辅助设计（TCAD）仿真结果进行对比，验证了该模型的有效性。本研究为实际高温应用中功率器件的Vth稳定性提供了有效的理论参考。
关键词： 高温运行、氮化镓（GaN）、分析模型、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、阈值电压（Vth）稳定性
更新于2025-09-04 15:30:14