米乐体育app官方:微电子所等研发出世界先进的氮化镓增强型MIS-HEMT器材
作者:m6米乐游戏下载} 发布时间:2024-05-20 09:48:45

  作为国家在科学技能方面的最高学术组织和全国自然科学与高新技能的归纳研讨与开展中心,建院以来,中国科学院时间紧记任务,与科学共进,与祖国同行,以国家富足、公民美好为己任,人才济济,硕果累累,为我国科技进步、经济社会开展和国家安全做出了不行代替的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技能大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年校园迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学政策,是一所以前沿科学和高新技能为主、兼有特征办理与人文学科的研讨型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研讨生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实施“科教交融”的办学系统,与中国科学院直属研讨组织在办理系统、师资队伍、培育系统、科研作业等方面共有、共治、同享、共赢,是一所以研讨生教育为主的独具特征的研讨型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市公民政府与中国科学院一起举行、一起建造,2013年经教育部正式同意。上科大秉持“服务国家开展战略,培育立异创业人才”的办学政策,完成科技与教育、科教与工业、科教与创业的交融,是一所小规模、高水平、世界化的研讨型、立异型大学。

  近来,中国科学院微电子研讨所氮化镓(GaN)功率电子器材研讨团队与香港科技大学教授陈敬团队,西安电子科技大学教授、中科院院士郝跃团队协作,在GaN增强型MIS-HEMT器材研发方面获得新进展,成功研发出具有世界先进水平的高频增强型GaN MIS-HEMT器材。

  第三代半导体资料氮化镓具有高禁带宽度、高击穿电场、高饱满电子漂移速度等优异的物理性质,尤其是资料自身的强自发和压电极化效应能在AlGaN/GaN异质结构中诱导出高密度、高迁移率的二维电子气(迁移率可到达2000 cm2/V·s以上),突破了传统Si基功率器材的资料极限。这些优秀性质促进GaN功率电子器材在作业频率和电能转化功率上锋芒毕露,成为下一代高效节能功率电子器材的最佳候选之一。

  增强型,也叫常关型,是电力电子使用的要害要求,其间栅槽刻蚀工艺是最早完成GaN增强型器材的技能之一。传统的刻蚀工艺主要在常温下进行,无法完成刻蚀所形成的晶格损害的原位康复和刻蚀残留物的及时铲除,形成器材输出电流的急剧下降,成为限制该技能在GaN功率电子范畴的使用瓶颈。微电子所GaN功率电子器材研讨团队经过耐高温刻蚀掩模技能,立异性地选用高温栅槽刻蚀工艺明显下降对沟道二维电子气的损害,进步了刻蚀残留物的蒸发。一起选用自主研发的臭氧辅佐原子层堆积技能,制备出高绝缘、低缺点的Al2O3栅介质,有用按捺了栅极漏电流。结合以上两项立异(如图1所示),终究研发出阈值电压+1.6V,脉冲输出电流高达1.13A/mm,关态功耗仅为6×10-8W/mm的GaN增强型MIS-HEMT器材。相对于常温刻蚀制备的MIS-HEMT器材(输出电流0.42A/mm),高温刻蚀输出电流进步了将近两倍(如图2(a)和(b)所示)。

  该增强型MIS-HEMT器材在4GHz下的脉冲输出功率到达5.76 W/mm,功率附加功率57%,高于世界上报导的阈值电压超越+1.5V MIS-HEMT器材的功率功能(如图2(c)所示)。该增强型GaN MIS-HEMT的成功研发突破了栅槽刻蚀技能制备GaN功率电子器材的瓶颈,为进一步进步氮化镓电子器材的作业频率(10 MHz以上)和转化功率奠定了厚实根底。

  该项目得到国家自然科学基金和香港政府立异技能基金的赞助。研讨成果在半导体研讨范畴威望网站Semiconductor TODAY上报导,行将发表于2015年8月的IEEE Electron Device Letters。

  图1(a)研发的GaN增强型MIS-HEMT结构;(b)器材栅极TEM剖面图

  图2(a)常温刻蚀MIS-HEMT器材脉冲输出功能;(b)高温刻蚀MIS-HEMT器材脉冲输出功能;(c)高温刻蚀MIS-HEMT器材RF功率功能

  近来,中国科学院微电子研讨所氮化镓(GaN)功率电子器材研讨团队与香港科技大学教授陈敬团队,西安电子科技大学教授、中科院院士郝跃团队协作,在GaN增强型MIS-HEMT器材研发方面获得新进展,成功研发出具有世界先进水平的高频增强型GaN MIS-HEMT器材。

  第三代半导体资料氮化镓具有高禁带宽度、高击穿电场、高饱满电子漂移速度等优异的物理性质,尤其是资料自身的强自发和压电极化效应能在AlGaN/GaN异质结构中诱导出高密度、高迁移率的二维电子气(迁移率可到达2000 cm2/V·s以上),突破了传统Si基功率器材的资料极限。这些优秀性质促进GaN功率电子器材在作业频率和电能转化功率上锋芒毕露,成为下一代高效节能功率电子器材的最佳候选之一。

  增强型,也叫常关型,是电力电子使用的要害要求,其间栅槽刻蚀工艺是最早完成GaN增强型器材的技能之一。传统的刻蚀工艺主要在常温下进行,无法完成刻蚀所形成的晶格损害的原位康复和刻蚀残留物的及时铲除,形成器材输出电流的急剧下降,成为限制该技能在GaN功率电子范畴的使用瓶颈。微电子所GaN功率电子器材研讨团队经过耐高温刻蚀掩模技能,立异性地选用高温栅槽刻蚀工艺明显下降对沟道二维电子气的损害,进步了刻蚀残留物的蒸发。一起选用自主研发的臭氧辅佐原子层堆积技能,制备出高绝缘、低缺点的Al2O3栅介质,有用按捺了栅极漏电流。结合以上两项立异(如图1所示),终究研发出阈值电压+1.6V,脉冲输出电流高达1.13A/mm,关态功耗仅为6×10-8 W/mm的GaN增强型MIS-HEMT器材。相对于常温刻蚀制备的MIS-HEMT器材(输出电流0.42A/mm),高温刻蚀输出电流进步了将近两倍(如图2(a)和(b)所示)。

  该增强型MIS-HEMT器材在4GHz下的脉冲输出功率到达5.76 W/mm,功率附加功率57%,高于世界上报导的阈值电压超越+1.5V MIS-HEMT器材的功率功能(如图2(c)所示)。该增强型GaN MIS-HEMT的成功研发突破了栅槽刻蚀技能制备GaN功率电子器材的瓶颈,为进一步进步氮化镓电子器材的作业频率(10 MHz以上)和转化功率奠定了厚实根底。

  该项目得到国家自然科学基金和香港政府立异技能基金的赞助。研讨成果在半导体研讨范畴威望网站Semiconductor TODAY上报导,行将发表于2015年8月的IEEE Electron Device Letters。

  图1 (a)研发的GaN增强型MIS-HEMT结构;(b)器材栅极TEM剖面图

  图2 (a)常温刻蚀MIS-HEMT器材脉冲输出功能;(b)高温刻蚀MIS-HEMT器材脉冲输出功能;(c)高温刻蚀MIS-HEMT器材RF功率功能