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基于缓变复合沟道的高线性GaN HEMT仿真研究
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作者 李世权 蔡利康 +1 位作者 林罡 章军云 《电子技术应用》 2026年第1期43-47,共5页
基于半导体工艺与器件模拟工具(TCAD)提出并仿真了一种基于缓变组分AlGaN和InGaN复合沟道的高线性GaN HEMT器件,该结构的复合沟道层形成了三维电子气和二维电子气双沟道分布,器件栅压摆幅高达4.1 V,比常规突变异质结HEMT提高2.2 V。器... 基于半导体工艺与器件模拟工具(TCAD)提出并仿真了一种基于缓变组分AlGaN和InGaN复合沟道的高线性GaN HEMT器件,该结构的复合沟道层形成了三维电子气和二维电子气双沟道分布,器件栅压摆幅高达4.1 V,比常规突变异质结HEMT提高2.2 V。器件跨导的二阶导数的峰值比常规器件的低大约56%,显示其优越的抑制三阶互调的能力。另外,还探究了自热效应对器件线性度的影响。所提出的器件结构在高线性应用领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 线性度 缓变沟道 栅压摆幅 GaN hemt 跨导
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基于GaN HEMT太赫兹探测器的单光源多通道区截测速研究
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作者 陈彪 张金峰 +1 位作者 孙建东 秦华 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第8期190-199,共10页
高速弹丸初速与运动姿态的精确测量是火炮、电磁炮等武器系统效能评估的关键技术。然而,复杂测试环境下的火光、烟雾及等离子体干扰导致传统光电测速技术信噪比急剧下降。为此,文中提出基于太赫兹波的新型测速方案,其兼具等离子体穿透... 高速弹丸初速与运动姿态的精确测量是火炮、电磁炮等武器系统效能评估的关键技术。然而,复杂测试环境下的火光、烟雾及等离子体干扰导致传统光电测速技术信噪比急剧下降。为此,文中提出基于太赫兹波的新型测速方案,其兼具等离子体穿透、火光烟雾透射与电磁抗干扰特性。结合AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)探测器的高速响应优势,构建单光源多通道区截测速系统,采用高斯准光-泊松点定位联合建模方法,有效解决太赫兹波衍射问题。所构建系统通过单光源多通道架构设计,光学元件相比传统装置减少50%以上,结合锂电池供电与硅透镜耦合技术,实现了系统小型化与环境适应性提升。在3000 m/s弹速模拟测试中,基于线列探测器局部极大值提取与远场扩散模型修正,测速误差由>10%降低至0.83%,且在3.5~4.5 m物距范围内保持稳定。通过理论建模、数值仿真与实验验证的全链路研究,证实了该方案为电磁炮初速测量等复杂环境下高速目标的精准测速提供了新型技术方案,未来将通过高密度阵列开发、动态模型建立及真实环境实测,进一步提升系统的实时性与鲁棒性。 展开更多
关键词 区截测速 高斯光束 太赫兹探测器 氮化镓hemt
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共源共栅结构GaN HEMT器件高能质子辐射效应 被引量:1
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作者 邱一武 董磊 +1 位作者 殷亚楠 周昕杰 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第2期122-129,共8页
针对增强型共源共栅(Cascode)结构GaN HEMT器件,利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×10^(12)~1×10^(14) cm^(-2)的辐照实验,研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现,注量为2×10^(12) cm^... 针对增强型共源共栅(Cascode)结构GaN HEMT器件,利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×10^(12)~1×10^(14) cm^(-2)的辐照实验,研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现,注量为2×10^(12) cm^(-2)的5 MeV质子辐照后,器件阈值电压明显减小,跨导峰位负漂且峰值跨导减小,饱和漏极电流显著增加,栅泄露电流无明显变化,当辐照注量达到1×10^(13)cm^(-2)后,电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析,发现质子辐照注量越高,器件噪声功率谱密度越大,表明辐照引入的缺陷就越多,辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比,5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况,结果显示质子入射能量越低,产生的空位数量越多(镓空位VGa占主导),器件电学特性退化就越显著。 展开更多
关键词 增强型GaN hemt器件 质子辐照 电学特性 低频噪声 SRIM仿真
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基于谐波调谐的C波段高效率GaN HEMT功率放大器
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作者 李俊敏 刘英坤 +1 位作者 李通 蔡道民 《半导体技术》 北大核心 2025年第3期289-295,共7页
为解决传统功率放大器在管壳外部进行谐波匹配,导致谐波短路传输相位不一致和谐波、基波匹配电路互相影响的问题,基于0.25μm GaN HEMT工艺,对C波段高效率预匹配功率放大器进行研究。功率放大器管壳内部HEMT输入端采用键合线和瓷片电容... 为解决传统功率放大器在管壳外部进行谐波匹配,导致谐波短路传输相位不一致和谐波、基波匹配电路互相影响的问题,基于0.25μm GaN HEMT工艺,对C波段高效率预匹配功率放大器进行研究。功率放大器管壳内部HEMT输入端采用键合线和瓷片电容形成T型匹配网络来提升输入阻抗,以HEMT输出端键合线和瓷片电容分别作为电感和电容进行串联,使HEMT输出端对二次谐波短路,控制器件的电压和电流波形,提高放大器的漏极效率。管壳外部利用微带线进行阻抗变换,将输入输出阻抗匹配到50Ω。经测试,GaN HEMT功率放大器在5.8 GHz下饱和输出功率、漏极效率和功率增益分别为48.7 dBm、72%和11.3 dB。 展开更多
关键词 谐波阻抗匹配 漏极效率 GAN hemt 功率放大器
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高阈值电压的半环绕式MIS栅极P-GaNHEMT
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作者 何晓宁 贾茂 +3 位作者 李明志 侯斌 杨凌 马晓华 《半导体技术》 北大核心 2025年第4期333-338,共6页
p-GaNHEMT以阈值电压稳定、导通损耗低、开关频率高和工艺成熟等优势,成为新一代主流功率开关器件。针对其栅控能力与开态损耗优化需求,提出了一种采用半环绕式金属-绝缘体-半导体(MIS)栅结构的p-GaNHEMT。通过采用SiN介质层及栅极金属... p-GaNHEMT以阈值电压稳定、导通损耗低、开关频率高和工艺成熟等优势,成为新一代主流功率开关器件。针对其栅控能力与开态损耗优化需求,提出了一种采用半环绕式金属-绝缘体-半导体(MIS)栅结构的p-GaNHEMT。通过采用SiN介质层及栅极金属环绕p-GaN层,该器件实现了6.9 V的高阈值电压,且栅极操作范围提升至14 V。器件的输出电流由17.1 mA/mm提升至30.5 mA/mm,导通电阻则由106.4Ω·mm降低至47.6Ω·mm。基于SilvacoTCAD软件的仿真结果表明,半环绕式MIS栅极结构显著提升了沟道电流密度,有效降低了栅极下方的尖峰电场强度,从而提高了器件的击穿电压。此外,峰值跨导的误差棒显示样品的平均峰值跨导从5.8 mS/mm增至6.8 mS/mm,进一步验证了半环绕栅(GSA)技术对提升p-GaNHEMT栅极控制能力的显著效果。 展开更多
关键词 半环绕栅(GSA) 常关型 ALGAN/GAN hemt p-GaN栅极 电学特性
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PEI功能化AlGaN/GaNHEMT的CO_(2)传感特性研究
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作者 徐林欣 张贺秋 +6 位作者 夏晓川 吴一航 谷海燕 朱江 郭文平 黄慧诗 梁红伟 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第6期631-637,共7页
AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)已被广泛应用于氢气、氨气和硫化氢等气体传感器的开发,但针对二氧化碳(CO_(2))气体的AlGaN/GaNHEMT传感器研究仍相对较少.采用物理涂覆法将聚乙烯亚胺(PEI)功能化AlGaN/GaNHEMT的栅极表面,构建了PEI-... AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)已被广泛应用于氢气、氨气和硫化氢等气体传感器的开发,但针对二氧化碳(CO_(2))气体的AlGaN/GaNHEMT传感器研究仍相对较少.采用物理涂覆法将聚乙烯亚胺(PEI)功能化AlGaN/GaNHEMT的栅极表面,构建了PEI-HEMT传感器用于CO_(2)检测.在室温条件下,该传感器可实现2%~15%浓度CO_(2)的检测.随着环境湿度升高,其对CO_(2)的响应灵敏度增强,基线漂移减小,但响应速度有所下降.由于物理涂覆的PEI层易发生脱落,PEI-HEMT传感器的长期稳定性较差.为此,进一步采用烷基偶联法通过戊二醛(GA)将PEI化学桥接于栅极,制备出PEI-GA-HEMT传感器.该结构表现出较PEI-HEMT更慢的CO_(2)响应速度,但具有良好的重复性与长期稳定性,检测范围也更宽,最低可检测至0.05%浓度的CO_(2). 展开更多
关键词 AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(hemt) 聚乙烯亚胺(PEI) CO_(2)传感器
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引入寄生耦合效应的InP HEMT高频等效噪声电路建模
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作者 李永智 张晖 武志翔 《云南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期1050-1058,共9页
针对传统模型因缺少对电磁相互作用的表征而导致高频精度不足的问题,以具有优异高频特性的磷化铟高电子迁移率场效应晶体管(indium phosphide high electron mobility field-effect transistor,InP HEMT)为例,提出一种引入寄生耦合效应... 针对传统模型因缺少对电磁相互作用的表征而导致高频精度不足的问题,以具有优异高频特性的磷化铟高电子迁移率场效应晶体管(indium phosphide high electron mobility field-effect transistor,InP HEMT)为例,提出一种引入寄生耦合效应的小信号等效电路模型与高频等效噪声电路模型.首先引入栅极–漏极之间的互感元件来模拟器件在高频下由于电磁相互作用产生的寄生耦合效应,并采用电磁仿真与直接参数提取相结合的建模方法,建立小信号等效电路模型.然后以所建小信号模型为基础,通过相关噪声矩阵与噪声参数的提取方法,建立高频等效噪声电路模型.实验结果表明,在500 MHz~50 GHz频段内,S参数最大误差小于3%,四噪声参数相较于传统模型提升约2.45%,并从小信号电流增益(|h21|)、单边功率增益(U)与最小噪声系数(Fmin)出发,评估了寄生耦合效应对高频性能的影响. 展开更多
关键词 InP hemt 小信号模型 寄生耦合 电磁仿真 噪声模型
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不同温度下AlGaN/GaN HEMT直流特性研究
8
作者 谷海燕 张贺秋 +3 位作者 朱江 徐林欣 吴一航 梁晓华 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第6期638-645,共8页
GaN材料具有宽禁带和耐高压特性,因此AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)能够在较高温度下正常工作.然而,随着温度升高,AlGaN/GaN HEMT性能会出现退化.研究其性能随温度的变化特性有助于优化宽温度范围内的器件特性.通过采用TCAD软件并... GaN材料具有宽禁带和耐高压特性,因此AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)能够在较高温度下正常工作.然而,随着温度升高,AlGaN/GaN HEMT性能会出现退化.研究其性能随温度的变化特性有助于优化宽温度范围内的器件特性.通过采用TCAD软件并引入热力学相关物理模型,对不同温度下的器件特性进行仿真.在仿真中考虑了高场速度饱和模型中电子饱和速度对晶格温度的依赖性,在300至573 K温度范围内将仿真结果与实验结果进行拟合,获得了电子饱和速度与温度之间的经验模型方程.此外,还分析了HEMT在高温下直流特性变化的物理机理. 展开更多
关键词 AlGaN/GaN hemt 高温特性 自热效应 TCAD 电子饱和速度
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增强型Si基GaN HEMT的p-GaN栅特性改善研究
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作者 鲍诚 王登贵 +3 位作者 任春江 周建军 倪志远 章军云 《固体电子学研究与进展》 2025年第1期16-21,共6页
阈值电压和栅极漏电是评价增强型Si基p-GaN栅结构GaN HEMT器件性能的重要参数。热应力和电应力变化会加剧器件栅极附近的电子隧穿效应,促使热电子与器件缺陷相互作用形成界面态,进而导致栅极漏电增大和阈值电压漂移,长时间工作会引起栅... 阈值电压和栅极漏电是评价增强型Si基p-GaN栅结构GaN HEMT器件性能的重要参数。热应力和电应力变化会加剧器件栅极附近的电子隧穿效应,促使热电子与器件缺陷相互作用形成界面态,进而导致栅极漏电增大和阈值电压漂移,长时间工作会引起栅极特性退化,阻碍了GaN电力电子器件的大规模工程化应用。本文基于101.6 mm(4英寸)GaN器件工艺平台研制了一款增强型Si基p-GaN栅结构GaN HEMT器件,引入了双层源场板和源接地孔结构设计,并研究了该结构对器件栅极漏电与阈值电压的影响。引入上述结构的器件低温(-50℃)下阈值电压相比高温(155℃)时变化了0.4 V,200 V漏极电应力测试后器件阈值电压相比测试前变化了0.24 V,漏极电压变化时阈值电压变化量为0.2 V,变化量均低于未引入该结构的器件。此外,栅极电压为5 V时,研制的400μm器件栅极漏电为1.4μA,在热应力与电应力测试后的变化量约0.1μA。测试结果表明研制的增强型p-GaN栅结构GaN HEMT能够在复杂环境下安全工作。 展开更多
关键词 GaN hemt P-GAN 阈值电压 栅极漏电 热应力 电应力
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基于改进斑马算法的GaN HEMT 混合小信号建模
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作者 李畅 王军 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第1期49-56,共8页
为了提高半导体器件小信号建模精度并解决优化算法易陷入局部最优解的问题,提出了一种基于改进斑马优化算法(Improved Zebra Optimization Algorithm,IZOA)的氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium Nitride High Electron Mobility Transist... 为了提高半导体器件小信号建模精度并解决优化算法易陷入局部最优解的问题,提出了一种基于改进斑马优化算法(Improved Zebra Optimization Algorithm,IZOA)的氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor,GaN HEMT)混合小信号建模方法。采用数学修正法和直接提取法提取小信号参数,建立初步模型,再使用改进的斑马优化算法进一步提高建模的精度。对斑马优化算法(Zebra Optimization Algorithm,ZOA)的改进主要集中在三个方面:采用混沌映射提高初始种群多样性;使用反向学习策略扩大搜索范围;使用动态概率值替代固定值平衡搜索与收敛能力。实验结果表明,IZOA将直接提取法的平均误差从3.47%降至0.19%,相比灰狼优化(Grey Wolf Optimizer,GWO)算法(平均误差0.95%)降低0.76%,较标准ZOA(平均误差0.52%)降低0.33%,验证了算法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 GaN hemt 小信号模型 斑马优化算法 参数提取方法 改进算法
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InP基HEMT单粒子瞬态效应研究
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作者 孙树祥 李浩宇 张鑫 《微电子学》 北大核心 2025年第1期21-26,共6页
InP基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有频率高、噪声低、功耗低及增益高等特点,在空间高频信号接收系统中具有广阔的应用前景。为促进InP基HEMT在空间辐照环境中的应用,利用二维仿真的方法研究了粒子入射位置、温度和入射角度对InP基HEMT... InP基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有频率高、噪声低、功耗低及增益高等特点,在空间高频信号接收系统中具有广阔的应用前景。为促进InP基HEMT在空间辐照环境中的应用,利用二维仿真的方法研究了粒子入射位置、温度和入射角度对InP基HEMT单粒子瞬态效应的影响。结果表明,不同入射位置对峰值漏电流和漏极收集电荷有不同的影响,在栅极处,峰值漏电流和收集电荷最大,因此栅极为器件单粒子效应的最敏感位置;随着入射角度,在缓冲层产生空穴越多,使栅下势垒降低得越多,从而导致漏瞬态电流峰值和脉冲宽度增加;随着温度的增加,沟道中电子迁移率减小,导致漏瞬态电流峰值和脉冲宽度降低。温度和粒子入射角度耦合作用时,温度对小角度入射产生的漏瞬态电流峰值的影响较大。该工作可为InP基HEMT抗单粒子效应加固设计提供理论依据和指导。 展开更多
关键词 InP基hemt 单粒子瞬态 入射角度 温度
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漏场板提升增强型AlGaN/GaN/AlGaN HEMT击穿电压的研究 被引量:1
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作者 周世刚 于永强 +2 位作者 夏元治 钱君涵 吴春艳 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期622-627,共6页
p-GaN帽层增强型AlGaN/GaN/AlGaN HEMT存在背势垒,因此可显著降低GaN缓冲层泄漏电流,提升器件击穿电压,但会面临漏极下方电场强度峰值集中的问题,导致击穿电压偏离。文章通过Silvaco ATLAS仿真,探讨漏场板结构和漏场板下钝化层厚度对p-... p-GaN帽层增强型AlGaN/GaN/AlGaN HEMT存在背势垒,因此可显著降低GaN缓冲层泄漏电流,提升器件击穿电压,但会面临漏极下方电场强度峰值集中的问题,导致击穿电压偏离。文章通过Silvaco ATLAS仿真,探讨漏场板结构和漏场板下钝化层厚度对p-GaN帽层增强型AlGaN/GaN/AlGaN HEMT器件击穿电压的调制,优化漏极下方电场强度峰值分布。结果表明:漏场板的引入可显著提升器件的击穿电压,漏场板厚度在0.10~1.10μm范围时,器件的击穿电压随着漏场板厚度增大而增大;随着漏场板下方钝化层厚度的增大,漏场板边缘下方的沟道电场强度峰值减小,漏极下方的沟道电场强度峰值增大,当漏场板下方钝化层厚度增厚至0.25μm时,沟道电场强度峰值最小,器件的击穿电压提升至1370 V,增幅达53.6%。研究发现,击穿电压的提升主要是由于漏场板的电场调制效应降低了电场强度峰值。 展开更多
关键词 p-GaN帽层增强型AlGaN/GaN/AlGaN hemt 漏场板 钝化层 击穿电压 电场强度
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T型栅GaN HEMT微波器件ESD特性研究
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作者 倪志远 白霖 +2 位作者 林罡 鲍诚 章军云 《电子技术应用》 2025年第4期40-44,共5页
对Si基GaN HEMT器件在ESD事件下的失效机理与影响因素进行了研究。探究了器件在不同偏置下的失效电压分布情况,并结合微光显微镜定位了引起器件退化的异常点,进行了对应的微区分析。另外,还探究了T型栅几何尺寸如栅脚、栅帽宽度与总栅... 对Si基GaN HEMT器件在ESD事件下的失效机理与影响因素进行了研究。探究了器件在不同偏置下的失效电压分布情况,并结合微光显微镜定位了引起器件退化的异常点,进行了对应的微区分析。另外,还探究了T型栅几何尺寸如栅脚、栅帽宽度与总栅宽等工艺参数对器件抗静电能力的影响并进行相关机理分析,为器件ESD性能、可靠性的优化提供了方向与参考。 展开更多
关键词 GaN hemt T型栅 ESD 栅脚栅帽 总栅宽
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GaN HEMT器件动态导通电阻的测试电路
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作者 刘梦丽 李胜 +2 位作者 马岩锋 刘斯扬 孙伟锋 《太赫兹科学与电子信息学报》 2025年第4期317-321,339,共6页
氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMTs)的异质外延工艺导致GaN HEMT器件存在陷阱效应,造成器件在连续瞬态工作条件下的导通电阻产生动态变化(简称动态导通电阻),并高于静态条件下的理论值,对功率系统稳定性造成危害,因此需对GaN HEMT器... 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMTs)的异质外延工艺导致GaN HEMT器件存在陷阱效应,造成器件在连续瞬态工作条件下的导通电阻产生动态变化(简称动态导通电阻),并高于静态条件下的理论值,对功率系统稳定性造成危害,因此需对GaN HEMT器件动态导通电阻高效、精确的测试方法进行研究。本文介绍了GaN HEMT器件动态导通电阻的产生机理,结合实际测试需求,设计了一种基于超高速电压反馈型运算放大器的新型钳位电路。采用Pspice仿真工具对该新型钳位电路进行仿真,并与其他现有常用钳位电路进行对比。结果表明该电路可以更快速准确地读取器件由关态转为开态后的漏压值,实现对不同偏置电压和频率下器件导通电阻的表征。 展开更多
关键词 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN hemts) 陷阱效应 动态导通电阻 钳位电路
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基于沟道电阻调制的高线性GaN HEMT器件研究
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作者 陈丽香 刘世伟 +1 位作者 吴友军 孙云飞 《苏州科技大学学报(自然科学版)》 2025年第3期52-57,共6页
随着5G通信、毫米波雷达和卫星通信系统对高频大功率器件线性度要求的不断提升,传统AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transfer,HEMT)在功率放大器应用中面临的非线性失真问题日益凸显。本文针对高线性度氮化镓功率... 随着5G通信、毫米波雷达和卫星通信系统对高频大功率器件线性度要求的不断提升,传统AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transfer,HEMT)在功率放大器应用中面临的非线性失真问题日益凸显。本文针对高线性度氮化镓功率放大器件的设计需求,基于Silvaco TCAD软件,系统研究了栅源/栅漏间距(Lgs/Lgd)、异质结势垒层Al组分分布以及栅下凹槽结构对GaN HEMT器件转移特性及线性度关键指标--栅压摆幅(Gate Voltage Swing,GVS)的影响规律。通过对比分析发现,减小栅源栅漏间距以及增大栅源栅漏Al组分能够有效提高器件的GVS。减小栅下Al组分可以改善器件GVS大小并使器件的阈值电压正漂,随后结合栅下凹槽使得器件的GVS提高了55.56%。本研究为高线性度GaN功率器件的结构优化提供了系统的设计方法和理论依据。 展开更多
关键词 线性度 AL组分 栅源栅漏间距 AlGaN/GaN hemt 凹槽结构
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三势垒层增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT直流特性仿真研究
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作者 张明 王慧 +2 位作者 王保柱 韩孜钰 段磊 《微电子学与计算机》 2025年第12期145-152,共8页
GaN基高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)因其在高频、高功率和高温应用中的优异性能而受到广泛关注。金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(Metal-Insulating-Semiconductor High Electron Mobility Transis... GaN基高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)因其在高频、高功率和高温应用中的优异性能而受到广泛关注。金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(Metal-Insulating-Semiconductor High Electron Mobility Transistor,MIS-HEMT)通过引入栅极绝缘层来改善器件的性能,特别是减少栅极泄漏电流和提高击穿电压。然而使用凹栅结构的MIS-HEMT在实现阈值电压(Vth)均匀性上存在挑战。使用Silvaco TCAD软件对具有三重势垒层的凹栅结构增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT进行了数值研究,与传统肖特基栅极HEMT相比,三势垒层增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT采用压电中和技术(Piezoelectric Neutralization Technology,PNT),实现了高阈值电压均匀性。为了使器件获得更好的直流特性,研究了改变缓冲层和PNT层Al质量分数对器件的影响。此外,还详细分析了器件尺寸缩放(例如栅漏距离Lgd和栅长Lg)对直流特性的依赖性。优化后的MIS-HEMT的Vth为0.8 V,输出电流为0.43 A/mm,饱和漏电流为1.99 A/mm,最大跨导(gmmax)为0.14 S/mm,比导通电阻(Ron,sp)为1.64 mΩ·cm^(2)。研究结果对于三势垒层AlGaN/GaN MIS-HEMT结构的设计或优化具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 GAN 增强型hemt 三势垒层 压电中和技术
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国产6英寸SiC基GaN HEMT研制
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作者 孔欣 汪昌思 《太赫兹科学与电子信息学报》 2025年第4期322-330,共9页
近年来,国产6英寸SiC基氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)研制取得明显进展。本文研究了多层介质应力调制技术和高一致性背孔刻蚀技术,并应用于6英寸工艺整合。在48 V工作时,0.5μm工艺在3.5 GHz输出功率密度达8.6 W/mm,功率增益达15 ... 近年来,国产6英寸SiC基氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)研制取得明显进展。本文研究了多层介质应力调制技术和高一致性背孔刻蚀技术,并应用于6英寸工艺整合。在48 V工作时,0.5μm工艺在3.5 GHz输出功率密度达8.6 W/mm,功率增益达15 dB,功率附加效率为58.5%;在28 V工作时,0.25μm工艺在10 GHz输出功率密度达5.5 W/mm,功率增益为8.7 dB,功率附加效率为55.2%。通过高温工作寿命(HTOL)和高温反向偏置(HTRB)试验评估了GaN器件的可靠性,1000 h后器件饱和输出电流变化幅度<10%。制作了20 W、40 W功率管芯以及X波段单片微波集成电路(MMIC)功率放大器对工艺技术进行验证,测得在片良率依次为90%、86%和77%。结果表明,国产6英寸SiC基GaN HEMT在Ku波段以下具备应用前景。 展开更多
关键词 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN hemt) 6英寸 国产衬底 国产外延 工艺技术 良率
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Failure mechanisms of AlGaN/GaN HEMTs irradiated by high-energy heavy ions with and without bias 被引量:1
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作者 Pei-Pei Hu Li-Jun Xu +9 位作者 Sheng-Xia Zhang Peng-Fei Zhai Ling Lv Xiao-Yu Yan Zong-Zhen Li Yan-Rong Cao Xue-Feng Zheng Jian Zeng Yuan He Jie Liu 《Nuclear Science and Techniques》 2025年第1期49-58,共10页
Gallium nitride(GaN)-based devices have significant potential for space applications.However,the mechanisms of radiation damage to the device,particularly from strong ionizing radiation,remains unknown.This study inve... Gallium nitride(GaN)-based devices have significant potential for space applications.However,the mechanisms of radiation damage to the device,particularly from strong ionizing radiation,remains unknown.This study investigates the effects of radiation on p-gate AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors(HEMTs).Under a high voltage,the HEMT leakage current increased sharply and was accompanied by a rapid increase in power density that caused"thermal burnout"of the devices.In addition,a burnout signature appeared on the surface of the burned devices,proving that a single-event burnout effect occurred.Additionally,degradation,including an increase in the on-resistance and a decrease in the breakdown voltage,was observed in devices irradiated with high-energy heavy ions and without bias.The latent tracks induced by heavy ions penetrated the heterojunction interface and extended into the GaN layer.Moreover,a new type of N_(2)bubble defect was discovered inside the tracks using Fresnel analysis.The accumulation of N_(2)bubbles in the heterojunction and buffer layers is more likely to cause leakage and failure.This study indicates that electrical stress accelerates the failure rate and that improving heat dissipation is an effective reinforcement method for GaN-based devices. 展开更多
关键词 GaN hemts Heavy ions Single-event burnout Latent tracks Degradation
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碳掺杂对GaN MIS-HEMT热阻的调控机制研究
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作者 杜嘉鑫 王冲 +2 位作者 丁小龙 陈财 黄永 《固体电子学研究与进展》 2025年第6期87-94,共8页
针对封装GaN MIS‐HEMT器件,采用实验结合仿真(ANSYS Icepak)的方式,系统研究了缓冲层碳掺杂浓度对热阻的调控机制。通过瞬态热测试(T3Ster)获得了器件的瞬态热阻抗曲线和微分、积分函数,建立了基于器件各物理层的5阶Cauer型RC热网络模... 针对封装GaN MIS‐HEMT器件,采用实验结合仿真(ANSYS Icepak)的方式,系统研究了缓冲层碳掺杂浓度对热阻的调控机制。通过瞬态热测试(T3Ster)获得了器件的瞬态热阻抗曲线和微分、积分函数,建立了基于器件各物理层的5阶Cauer型RC热网络模型。实验结果显示,碳掺杂浓度升高导致结壳热阻上升9.9%,其中芯片层热阻增幅达31.2%;仿真结果验证了碳掺杂可以使缓冲层热导率下降90%以上,导致温度梯度非线性增大。基于Debye‐Callaway模型的理论分析表明,GaN缓冲层中由碳掺杂引起的声子-点缺陷散射主导热导率退化。 展开更多
关键词 GAN MIS-hemt 碳掺杂 瞬态热测试 热阻 声子散射
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GaN MIS-HEMT的PBTI效应研究
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作者 丁小龙 王冲 +1 位作者 杜嘉鑫 黄永 《固体电子学研究与进展》 2025年第6期16-22,共7页
本研究系统探讨栅介质层厚度对GaN MIS-HEMT器件正栅偏置温度不稳定性(Positive gate bias tem⁃perature instability,PBTI)的影响机制。实验选取了40 nm和60 nm SiN栅介质层MIS-HEMT器件,结果表明,PBTI应力过程中阈值漂移量呈现对数时... 本研究系统探讨栅介质层厚度对GaN MIS-HEMT器件正栅偏置温度不稳定性(Positive gate bias tem⁃perature instability,PBTI)的影响机制。实验选取了40 nm和60 nm SiN栅介质层MIS-HEMT器件,结果表明,PBTI应力过程中阈值漂移量呈现对数时间依赖性,恢复阶段中阈值漂移的时间演化遵循幂律规律。长时间应力对输出特性和栅漏电无显著影响,但可能导致场板区域出现空洞缺陷。通过构建临界栅应力阈值(V_(f))模型,揭示了栅介质厚度对PBTI效应的双重作用机制:当栅压V_(g)<V_(f)时,薄栅介质(40 nm)器件因强电场效应促使更多沟道电子隧穿AlGaN势垒层并俘获于介质层/AlGaN界面态,导致阈值稳定性更差;当V_(g)>V_(f)时,电场作用趋于饱和,厚栅介质(60 nm)器件因更大的应力累积,诱导产生更高密度的SiN/AlGaN界面态和介质体缺陷态(D_(it)=3.63×10^(13) cm^(−2)eV^(−1)),导致电子俘获效应显著增强,产生更大的正漂移量。 展开更多
关键词 GAN MIS-hemt PBTI 栅介质厚度 阈值电压稳定性
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