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GaN/SiC/金刚石复合结构的应力调控与界面特性研究
1
作者 成楚飞 谈飞飞 +4 位作者 郁鑫鑫 赵继文 卢荻 李忠辉 代兵 《固体电子学研究与进展》 2025年第3期7-10,共4页
针对GaN/SiC/金刚石复合结构的应力与界面问题,采用微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术在50μm厚SiC基Ga N衬底的SiC面上生长金刚石薄膜。通过优化纳米金刚石形核液实现高密度种晶,实验... 针对GaN/SiC/金刚石复合结构的应力与界面问题,采用微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术在50μm厚SiC基Ga N衬底的SiC面上生长金刚石薄膜。通过优化纳米金刚石形核液实现高密度种晶,实验表明梯度降温策略(第一阶段10℃/min的速率降温至500℃,第二阶段5℃/min的速率降温至室温)能够有效释放热应力,避免衬底碎裂。随着金刚石膜厚由50μm增至250μm,晶粒尺寸增大且热导率提升,拉曼光谱显示内应力由9.8 MPa升至225.4 MPa。3ω法测试表明界面热阻为33.66 m^(2)K/GW,优于常规键合方法。该研究为高性能散热器件提供了界面调控方案。 展开更多
关键词 散热 gan/sic/金刚石复合结构 微波等离子体化学气相沉积
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GaN/SiC异质结正向恢复行为的数值模拟 被引量:1
2
作者 赵少云 韦文生 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期143-148,157,共7页
利用Matlab编程模拟仿真了GaN/SiC异质结的正向恢复过程。讨论了GaN/SiC异质结的模型,分析了异质结的外因(外加电流变化率、温度等)及内因(N区掺杂浓度、电子迁移率等)对异质结正向峰值电压和正向恢复时间的影响,对比了GaN/6H-SiC、GaN/... 利用Matlab编程模拟仿真了GaN/SiC异质结的正向恢复过程。讨论了GaN/SiC异质结的模型,分析了异质结的外因(外加电流变化率、温度等)及内因(N区掺杂浓度、电子迁移率等)对异质结正向峰值电压和正向恢复时间的影响,对比了GaN/6H-SiC、GaN/4H-SiC、GaN/3C-SiC三种异质结的正向恢复过程。结果表明,前述内、外因素对GaN/SiC异质结的正向恢复有明显影响,可通过调节各参数以优化GaN/SiC异质结的正向恢复过程。 展开更多
关键词 gan/sic异质结 正向恢复 峰值电压 正向恢复时间 数值模拟
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GaN/SiC基异质结亚毫米波IMPATT二极管特性研究
3
作者 李秀圣 《潍坊学院学报》 2020年第2期1-5,共5页
碰撞电离雪崩渡越时间二极管是高频通信领域最具潜力的功率电子学器件,硅和砷化镓材料广泛用于该器件的制造中,但材料较小的禁带宽度限制了二极管的功率输出能力及直流-射频转换效率。为了克服这一问题,利用宽禁带半导体(如SiC、GaN)制... 碰撞电离雪崩渡越时间二极管是高频通信领域最具潜力的功率电子学器件,硅和砷化镓材料广泛用于该器件的制造中,但材料较小的禁带宽度限制了二极管的功率输出能力及直流-射频转换效率。为了克服这一问题,利用宽禁带半导体(如SiC、GaN)制造碰撞电离雪崩渡越时间二极管成为当前研究的热点。本文设计了一个新颖的n-GaN/n-4H-SiC异质结碰撞电离雪崩渡越时间二极管结构,利用漂移-扩散模型,在Sentaurus模拟软件中对该二极管的直流特性和大信号微波特性进行了详细的数值模拟研究。作为对比,本文也对具有同样结构的GaN基和4H-SiC基同质结IMPATT二极管的相关特性进行了研究。结果表明,该异质结碰撞电离雪崩渡越时间二极管的最佳工作频率为280 GHz,最大射频输出功率密度为1.69 MW/cm2,直流-射频转换效率为17.8%。研究发现,GaN/SiC异质结是制造IMPATT二极管的优选材料体系。 展开更多
关键词 异质结 gan/sic IMPATT 亚毫米波
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Rectifying barrier at GaN/SiC hetero-junction studied with positron annihilation spectroscopy
4
作者 胡一帆 Beling C D 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2005年第11期2293-2299,共7页
Positron annihilation spectroscopy on GaN films grown on SiC substrate with MBE are presented. It is shown that the GaN/SiC interface is rectifying towards positrons, such that positrons can only travel from SiC to Ga... Positron annihilation spectroscopy on GaN films grown on SiC substrate with MBE are presented. It is shown that the GaN/SiC interface is rectifying towards positrons, such that positrons can only travel from SiC to GaN and not vice versa. Potential steps seen by the positron at the GaN/SiC interface are calculated from experimental values of electron and positron work function. This “rectifying” effect has been successfully mimicked by inserting a thin region of very high electric field in the Variable Energy Positron Fit (VEPF) analysis. The built-in electric field is attributed to different positron affinities, dislocation and/or interface defects at the GaN/SiC interface. 展开更多
关键词 gan sic hetero-junction POSITRON rectifying barrier
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国产SiC衬底上利用AlN缓冲层生长高质量GaN外延薄膜 被引量:10
5
作者 陈耀 王文新 +5 位作者 黎艳 江洋 徐培强 马紫光 宋京 陈弘 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期896-901,共6页
采用高温AlN作为缓冲层在国产SiC衬底上利用金属有机物化学气相外延技术生长GaN外延薄膜。通过优化AlN缓冲层的生长参数得到了高质量的GaN外延薄膜,其对称(0002)面和非对称(1012)面X射线衍射摇摆曲线的半峰宽分别达到130 arcsec和252 ar... 采用高温AlN作为缓冲层在国产SiC衬底上利用金属有机物化学气相外延技术生长GaN外延薄膜。通过优化AlN缓冲层的生长参数得到了高质量的GaN外延薄膜,其对称(0002)面和非对称(1012)面X射线衍射摇摆曲线的半峰宽分别达到130 arcsec和252 arcsec,这是目前报道的在国产SiC衬底上生长GaN最好的结果。文中研究了AlN缓冲层生长参数对GaN晶体质量的影响,还利用拉曼散射研究了GaN外延薄膜中的应力,发现具有越小X射线衍射摇摆曲线半峰宽的GaN外延薄膜受到的张应力也越小。 展开更多
关键词 gan ALN sic衬底 MOCVD X射线衍射
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6英寸SiC衬底上MOVPE生长GaN HEMT材料 被引量:1
6
作者 尹甲运 张志荣 +4 位作者 李佳 房玉龙 郭艳敏 高楠 冯志红 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第8期623-626,637,共5页
采用金属有机气相外延(MOVPE)方法在6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上生长了GaN HEMT材料。使用高分辨X射线衍射仪、原子力显微镜和微区拉曼光谱仪等对材料的表面形貌、晶体质量和应力进行了测试和表征。测试结果表明,GaN外延材料(002)面... 采用金属有机气相外延(MOVPE)方法在6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上生长了GaN HEMT材料。使用高分辨X射线衍射仪、原子力显微镜和微区拉曼光谱仪等对材料的表面形貌、晶体质量和应力进行了测试和表征。测试结果表明,GaN外延材料(002)面和(102)面的半高宽(FWHM)分别为204″和274″,表面粗糙度(扫描范围为5μm×5μm)为0.18 nm,GaN外延材料具有较好的晶体质量。拉曼光谱测试结果显示,6英寸GaN外延材料应力为压应力,并得到有效控制。非接触霍尔测试结果显示AlGaN/GaN HEMT结构材料二维电子气(2DEG)迁移率为2046 cm2/(V·s),面密度为6.78×1012 cm-2,方块电阻相对标准偏差为1.85%,结果表明,制备的6英寸GaN HEMT结构材料具有良好的电学性能。 展开更多
关键词 gan/Algan/gan sic gan HEMT 应力 金属有机气相外延(MOVPE)
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4英寸SiC衬底上高性能GaN HEMT材料 被引量:2
7
作者 尹甲运 房玉龙 +2 位作者 盛百城 蔡树军 冯志红 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2013年第7期430-433,共4页
使用金属有机气相沉积(MOCVD)设备在4英寸(1英寸=2.54 cm)半绝缘SiC衬底上进行了GaN HEMT结构材料的生长。GaN外延材料(002)和(102)面X射线摇摆曲线半高宽分别为166和238 arcsec,表面粗糙度(Rms)(5μm×5μm)达到0.174 nm,表明GaN... 使用金属有机气相沉积(MOCVD)设备在4英寸(1英寸=2.54 cm)半绝缘SiC衬底上进行了GaN HEMT结构材料的生长。GaN外延材料(002)和(102)面X射线摇摆曲线半高宽分别为166和238 arcsec,表面粗糙度(Rms)(5μm×5μm)达到0.174 nm,表明GaN外延材料具有较好的晶体质量。另外,喇曼测试发现整个4英寸GaN外延材料应力分布比较均匀,与3英寸GaN外延材料相比应力没有增加。通过非接触霍尔测得GaN HEMT结构材料二维电子气的迁移率达到2 153 cm2/(V.s)、面密度为9.49×1012 cm-2,方块电阻相对标准偏差1.1%,表现出良好的电学性能和均匀性。 展开更多
关键词 sic衬底 gan HEMT 位错 迁移率 金属有机气相沉积(MOCVD)
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AlGaN成核层对SiC衬底外延GaN薄膜应力及缺陷影响的研究 被引量:3
8
作者 徐明升 胡小波 徐现刚 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1346-1350,共5页
研究了成核层生长条件对SiC衬底上GaN薄膜晶体质量和剩余应力的影响。采用AlGaN成核层并提高其生长温度,能明显降低SiC衬底上GaN外延层的缺陷密度和剩余应力。GaN薄膜的高分辨XRD摇摆曲线(0002)和(10-12)面的半峰宽达到161 arcsec和244 ... 研究了成核层生长条件对SiC衬底上GaN薄膜晶体质量和剩余应力的影响。采用AlGaN成核层并提高其生长温度,能明显降低SiC衬底上GaN外延层的缺陷密度和剩余应力。GaN薄膜的高分辨XRD摇摆曲线(0002)和(10-12)面的半峰宽达到161 arcsec和244 arcsec,拉曼频移达到567.7 cm-1。成核层的原子力显微镜结果显示GaN薄膜的晶体质量随着成核岛密度的降低而提高。 展开更多
关键词 sic衬底 gan薄膜 Algan成核层 应力 晶体质量
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SiC和GaN电子材料和器件的几个科学问题 被引量:6
9
作者 李效白 《微纳电子技术》 CAS 2004年第11期1-6,共6页
扼要地叙述了宽禁带半导体SiC和GaN电子材料和器件的发展状况,介绍了SiC多形体、AlGaN/GaN异质结极化效应、GaN器件的电流塌陷效应和陷阱效应、SiC和GaN器件的特征工艺问题(离子注入、金属化等)以及温度升高时SiC载流子的冻析效应等。
关键词 宽禁带 sic gan 半导体材料 多形体 电流塌陷效应 陷阱效应 冻析效应 离子注入
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4H-SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的研制 被引量:1
10
作者 郝跃 杨燕 +1 位作者 张进城 王平 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1672-1674,共3页
报道了在 4 H- Si C衬底上 Al Ga N/ Ga N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 - 3.2 V,获得了最高跨导为 2 0 2 m S/ m m,最大漏源饱和电流密度为 915 m A/ m m的优良性能和结果 .
关键词 4H-sic ALgan/gan 高电子迁移率晶体管
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SiC基AlGaN/GaN HEMTs外延工艺研究
11
作者 李忠辉 董逊 +4 位作者 任春江 李亮 焦刚 陈辰 陈堂胜 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期140-142,共3页
利用MOCVD研究了SiC衬底Al GaN/GaN HEMTs材料外延生长工艺。所研制GaNHEMTs外延材料的2DEG方块电阻不均匀性约为2%,n×μ达到2.2×1016/V.s(室温)。采用上述材料制作1mm栅宽HEMTs器件,8GHz、45V工作时输出功率密度10.52W/mm,... 利用MOCVD研究了SiC衬底Al GaN/GaN HEMTs材料外延生长工艺。所研制GaNHEMTs外延材料的2DEG方块电阻不均匀性约为2%,n×μ达到2.2×1016/V.s(室温)。采用上述材料制作1mm栅宽HEMTs器件,8GHz、45V工作时输出功率密度10.52W/mm,功率增益7.62dB,功率附加效率45.8%,表明该外延材料具有较好的微波应用潜力。 展开更多
关键词 碳化硅 氮化镓 高电子迁移率晶体管
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SiC和GaN系列蓝色发光二极管的研制 被引量:2
12
作者 杨田林 张德恒 《山东电子》 1997年第3期36-38,共3页
本文简述了Sic和GaN材料的制备过程及以该材料为基础所制造的蓝色发光二极管的制作方法和发光特性。
关键词 液相外延 蓝色LED 双流MOVPE 发光二极管
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基于国产外延材料的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件研制
13
作者 陈晓娟 李诚瞻 +1 位作者 刘新宇 罗卫军 《电子器件》 CAS 2007年第3期738-740,共3页
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,... 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. 展开更多
关键词 sic ALgan/gan HEMT 自热效应 外延材料
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6英寸SiC单晶质量对GaN外延薄膜的影响 被引量:1
14
作者 房玉龙 张志荣 +4 位作者 尹甲运 王波 芦伟立 高楠 陈秀芳 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第5期381-385,共5页
大直径高质量SiC衬底对提高SiC和GaN器件的良率、降低器件成本具有重要意义。然而,随着单晶直径的扩大,如何实现衬底片内单晶质量均匀性是亟需解决的问题之一。使用数值模拟软件构建了两种生长模型并研究其温场分布,模拟结果表明微凸温... 大直径高质量SiC衬底对提高SiC和GaN器件的良率、降低器件成本具有重要意义。然而,随着单晶直径的扩大,如何实现衬底片内单晶质量均匀性是亟需解决的问题之一。使用数值模拟软件构建了两种生长模型并研究其温场分布,模拟结果表明微凸温场生长的晶体外形更加平整。对两个批次的6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC单晶衬底分别进行了(004)面X射线摇摆曲线全图扫描,评价了衬底结晶质量,并在衬底上进行了GaN外延生长。结果表明,采用结晶质量好且均匀的SiC单晶衬底,外延生长的GaN质量更高。 展开更多
关键词 6英寸 sic衬底 摇摆曲线 单晶质量均匀性 gan外延
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SiC基GaN激光划片工艺研究 被引量:1
15
作者 王彦硕 邹鹏辉 +3 位作者 贾洁 林罡 高建峰 陈堂胜 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期57-62,72,共7页
介绍了一种SiC基GaN激光划片工艺。通过对划痕形貌、裂片效果、热效应和装配适应性四方面的分析,在几种氮化镓激光划片试验中优化得出高质量划切工艺,并通过小批量生产证明新工艺在良率、效率方面有一定的优势。
关键词 氮化镓高电子迁移率晶体管 碳化硅衬底 激光划片 隐形切割 划痕
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SiC衬底上生长的GaN外延层的高分辨X射线衍射分析 被引量:3
16
作者 于国建 徐明升 +1 位作者 胡小波 徐现刚 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1017-1022,共6页
通过高分辨X射线衍射(HRXRD)技术,对金属有机化合物气相外延(MOCVD)生长的GaN外延膜及SiC衬底的相对取向,晶格常数和应力情况,位错密度等进行了分析。分析表明,GaN和SiC具有一致的a轴取向,GaN外延层弛豫度超过90%,GaN外延层的晶格常数... 通过高分辨X射线衍射(HRXRD)技术,对金属有机化合物气相外延(MOCVD)生长的GaN外延膜及SiC衬底的相对取向,晶格常数和应力情况,位错密度等进行了分析。分析表明,GaN和SiC具有一致的a轴取向,GaN外延层弛豫度超过90%,GaN外延层的晶格常数与体块材料相近,在GaN中存在压应力,SiC衬底和GaN外延层中的位错密度分别为107和108量级。 展开更多
关键词 高分辨X射线衍射 sic衬底 gan外延层
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SiC和GaN电力电子器件的研究进展 被引量:6
17
作者 李天宇 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期685-689,共5页
与传统的Si基器件相比,SiC和GaN器件具有工作温度高、击穿电压高、开关速度快等优势,因此SiC和GaN材料是制备电力电子器件的理想材料。总结了近年来SiC和GaN电力电子器件的研究进展,包括二极管,MOSFET,JFET和BJT结构的SiC器件,以及SBD,P... 与传统的Si基器件相比,SiC和GaN器件具有工作温度高、击穿电压高、开关速度快等优势,因此SiC和GaN材料是制备电力电子器件的理想材料。总结了近年来SiC和GaN电力电子器件的研究进展,包括二极管,MOSFET,JFET和BJT结构的SiC器件,以及SBD,PN结二极管,HEMT和MOSFET结构的GaN器件。 展开更多
关键词 sic gan 电力电子器件
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重离子在SiC,GaN,Ga_(2)O_(3)宽禁带半导体材料及器件中的辐照效应研究 被引量:5
18
作者 闫晓宇 胡培培 +4 位作者 艾文思 翟鹏飞 赵培雄 李宗臻 刘杰 《现代应用物理》 2022年第1期90-104,共15页
针对近年来出现的新型宽禁带半导体材料和器件,介绍了SiC,GaN,Ga_(2)O_(3)材料和器件重离子辐照效应的一些研究成果:SiC材料对重离子辐照不敏感,但SiC器件在高压工作条件下易发生重离子单粒子效应;GaN材料有较好的抗低能重离子辐照特性... 针对近年来出现的新型宽禁带半导体材料和器件,介绍了SiC,GaN,Ga_(2)O_(3)材料和器件重离子辐照效应的一些研究成果:SiC材料对重离子辐照不敏感,但SiC器件在高压工作条件下易发生重离子单粒子效应;GaN材料有较好的抗低能重离子辐照特性,但对快重离子辐照,易发生辐照损伤,影响GaN器件性能;Ga_(2)O_(3)材料快重离子辐照下易发生结构损伤,影响Ga_(2)O_(3)器件性能。同时着重阐述了SiC器件重离子辐照响应特性与失效机理,以及GaN器件电学性能退化与材料结构损伤之间关系。 展开更多
关键词 宽禁带半导体 功率器件 sic gan Ga_(2)O_(3) 重离子 辐照效应
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6英寸SiC基GaN HEMT背孔刻蚀技术研究 被引量:1
19
作者 孔欣 《微纳电子技术》 CAS 2024年第12期163-170,共8页
6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC基GaN晶圆减薄后翘曲和总厚度变化(TTV)较大,给背孔刻蚀工艺带来了极大的挑战。以SF6和O2为刻蚀气体,通过研究气体流量及流量配比、腔体压力、感应耦合等离子体(ICP)功率、偏置功率等参数对SiC刻蚀速率和SiC对Ga... 6英寸(1英寸=2.54 cm)SiC基GaN晶圆减薄后翘曲和总厚度变化(TTV)较大,给背孔刻蚀工艺带来了极大的挑战。以SF6和O2为刻蚀气体,通过研究气体流量及流量配比、腔体压力、感应耦合等离子体(ICP)功率、偏置功率等参数对SiC刻蚀速率和SiC对GaN选择比的影响,提出了针对SiC的两段式刻蚀方法。其中,主刻蚀阶段以超过0.8μm/min的刻蚀速率完成大部分SiC刻蚀,软着陆阶段提供超过60∶1的SiC对GaN刻蚀选择比,确保SiC刻蚀有效停止在GaN界面。此外,以Cl2和N2为刻蚀气体开发了GaN/AlGaN刻蚀工艺,刻蚀速率约为0.25μm/min。采用上述背孔刻蚀技术制作的0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在3.5 GHz下输出功率密度达到约8.4 W/mm,功率附加效率超过57%。聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)结果表明背孔制作工艺良好。将孔链图形在200℃下烘烤48 h后再进行1000次-55~125℃温度循环,孔链电阻值变化幅度低于8%,证明背孔可靠性良好。该方法为6英寸SiC基GaN HEMT生产提供了可行的背孔刻蚀解决方案。 展开更多
关键词 碳化硅 氮化镓 背孔 两段式刻蚀 刻蚀速率 选择比 可靠性
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SiC衬底上MOCVD法外延GaN基蓝光LED
20
作者 朱学亮 曲爽 +5 位作者 刘存志 李树强 夏伟 沈燕 任忠祥 徐现刚 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期187-189,共3页
利用MOCVD在SiC衬底上采用AlN缓冲层外延GaN材料。GaN的X射线(002)和(102)摇摆曲线分别是303″和311″,表明获得了高质量的GaN材料。原子力显微镜照片能清晰地观察到GaN表面的原子台阶,材料的表面粗糙度为0.19nm,小于蓝宝石衬底上GaN薄... 利用MOCVD在SiC衬底上采用AlN缓冲层外延GaN材料。GaN的X射线(002)和(102)摇摆曲线分别是303″和311″,表明获得了高质量的GaN材料。原子力显微镜照片能清晰地观察到GaN表面的原子台阶,材料的表面粗糙度为0.19nm,小于蓝宝石衬底上GaN薄膜的粗糙度。采用不同厚度的AlN缓冲层外延GaN基蓝光LED,并研究了薄膜中的应变状态。当采用不同的AlN缓冲层时,倒易空间图证实InGaN/GaN量子阱区完全应变的外延在GaN层上,而AlN缓冲层则是弛豫的。外延片进行管芯工艺制备,得到高亮度的LED。 展开更多
关键词 碳化硅 氮化镓 光电二极管
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