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2.83-kV double-layered NiO/β-Ga_(2)O_(3) vertical p-n heterojunction diode with a power figure-of-merit of 5.98 GW/cm^(2)

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Journal of Semiconductors 2023年第7期44卷 28-31页

作者： Tingting Han Yuangang Wang Yuanjie Lv shaobo dun Hongyu Liu Aimin Bu Zhihong Feng National Key Laboratory of Application Specific Integrated Circuit(ASIC) Hebei Semiconductor Research InstituteShijiazhuang 050051China

This work demonstrates high-performance NiO/β-Ga_(2)O_(3) vertical heterojunction diodes(HJDs)with double-layer junc-tion termination extension(DL-JTE)consisting of two p-typed NiO layers with varied *** bottom 60-nm p-NiO layer fully covers theβ-Ga_(2)O_(3) wafer,while the geometry of the upper 60-nm p-NiO layer is 10μm larger than the square anode *** with a single-layer JTE,the electric field concentration is inhibited by double-layer JTE structure effectively,resulting in the breakdown voltage being improved from 2020 to 2830 ***,double p-typed NiO layers allow more holes into the Ga_(2)O_(3) drift layer to reduce drift *** specific on-resistance is reduced from 1.93 to 1.34 mΩ·cm^(2).The device with DL-JTE shows a power figure-of-merit(PFOM)of 5.98 GW/cm^(2),which is 2.8 times larger than that of the conven-tional single-layer JTE *** results indicate that the double-layer JTE structure provides a viable way of fabricating high-performance Ga_(2)O_(3) HJDs.

关键词： β-Ga_(2)O_(3) breakdown voltage heterojunction diode(HJD) junction termination extension(JTE) power figure-of-merit(PFOM)

Polycrystalline diamond MESFETs by Au-mask technology for RF applications

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Science China(Technological Sciences) 2013年第4期56卷 957-962页

作者： FENG ZhiHong WANG JingJing HE ZeZhao dun shaobo YU Cui LIU JinLong ZHANG PingWei GUO Hui LI ChengMing CAI ShuJun Science and Technology on ASIC Laboratory Hebei Semiconductor Research Institute School of Information Engineering Hebei University of Technology School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology Beijing Hebei Institute of Laser

Metal-semiconductor field effect transistors (MESFETs) were fabricated on H-terminated polycrystalline *** DC characteristics of the p-channel MESFET showed a maximum drain current density of 204 mA/mm at a gate-source voltage of 6 V,and a maximum transconductance of 20 mS/mm at a gate-source voltage of 1.5 *** small signal S-parameters of MESFET with 2 100 m gate width and 2 m gate length were *** extrinsic cut-off frequency (fT) of 1.7 GHz and the maximum oscillation frequency (fmax) of 2.5 GHz were obtained,which was the first report on diamond MESFETs with RF characteristics in China.

关键词： diamond wide band gap semiconductors carbon based electronics semiconductor devices RF performances

11.2 W/mm power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors on a GaN substrate

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Journal of Semiconductors 2024年第1期45卷 38-41页

作者： Yansheng Hu Yuangang Wang Wei Wang Yuanjie Lv Hongyu Guo Zhirong Zhang Hao Yu Xubo Song Xingye zhou Tingting Han shaobo dun Hongyu Liu Aimin Bu Zhihong Feng National Key Laboratory of Solid-State Microwave Devices and Circuits Hebei Semiconductor Research InstituteShijiazhuang 050051China

In this letter,high power density AlGaN/GaN high electron-mobility transistors(HEMTs)on a freestanding GaN substrate are *** asymmetricΓ-shaped 500-nm gate with a field plate of 650 nm is introduced to improve microwave power *** breakdown voltage(BV)is increased to more than 200 V for the fabricated device with gate-to-source and gate-to-drain distances of 1.08 and 2.92μm.A record continuous-wave power density of 11.2 W/mm@10 GHz is realized with a drain bias of 70 *** maximum oscillation frequency(f_(max))and unity current gain cut-off frequency(f_(t))of the AlGaN/GaN HEMTs exceed 30 and 20 GHz,*** results demonstrate the potential of AlGaN/GaN HEMTs on freestanding GaN substrates for microwave power applications.

关键词： freestanding GaN substrates AlGaN/GaN HEMTs continuous-wave power density breakdown voltage Γ-shaped gate

改进的AlGaN/GaN HEMT小信号参数提取算法

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真空科学与技术学报 2012年第5期32卷 404-407页

作者：徐鹏杜江锋敦少博冯志红罗谦赵子奇于奇电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054 专用集成电路国家级重点实验室石家庄050051

制作了截止频率ft和最高震荡频率fmax分别为46.2和107.8 GHz的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,并针对该器件建立了包含微分电阻Rfd和Rfs在内的18元件小信号等效电路模型;在传统的冷场条件提取器件寄生参数的基础上,通过对不同栅压偏置下冷... 详细信息

制作了截止频率ft和最高震荡频率fmax分别为46.2和107.8 GHz的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,并针对该器件建立了包含微分电阻Rfd和Rfs在内的18元件小信号等效电路模型;在传统的冷场条件提取器件寄生参数的基础上,通过对不同栅压偏置下冷场Z参数进行线性插值运算,可消除沟道分布电阻和栅极泄漏电流对寄生电阻的影响;再利用热场S参数对寄生参数部分进行去嵌,可提取得到本征参数。分析表明,此模型和算法提高了模型拟合精度,S参数的仿真结果与测试数据在200MHz到40GHz的频率范围内均符合很好,误差不到2%。

关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管小信号建模参数提取寄生电阻

高温形核层对蓝宝石衬底AlN薄膜质量的影响

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微纳电子技术 2014年第7期51卷 434-437页

作者：刘波尹甲运吕元杰敦少博冯志红蔡树军专用集成电路重点实验室石家庄050051

采用两步生长模式的金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上外延生长AlN薄膜,通过高分辨X射线衍射和原子力显微镜分析方法,研究发现蓝宝石衬底上外延生长的AlN薄膜晶体质量与高温AlN形核层的形核密度及晶粒大小密切相关,而形核密度决... 详细信息

采用两步生长模式的金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上外延生长AlN薄膜,通过高分辨X射线衍射和原子力显微镜分析方法,研究发现蓝宝石衬底上外延生长的AlN薄膜晶体质量与高温AlN形核层的形核密度及晶粒大小密切相关,而形核密度决定于高温AlN形核层的初始铝体积流量,晶粒的大小取决于其厚度。优化了高温AlN形核层的初始铝体积流量和厚度等工艺参数。当高温AlN形核层的初始铝体积流量为30 cm3/min、生长时间为9 min时,高温AlN形核层的形核密度和晶粒大小最优,外延生长的AlN薄膜位错密度最低,表面最平整,晶体质量最好。

关键词： AlN外延层高温形核层位错蓝宝石衬底金属有机化学气相沉积(MOCVD)

SiC衬底AlN缓冲层的应变对GaN外延层质量的影响

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半导体技术 2012年第8期37卷 630-633页

作者：王丽房玉龙尹甲运敦少博刘波冯志红科技信息中心北京100044 专用集成电路重点实验室石家庄050051

在3英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法生长GaN外延材料。研究了AlN缓冲层的应变状态对GaN外延层应变状态和质量的影响。使用原子力显微镜和高分辨率X射线双晶衍射仪观察样品表面形貌,表征外延材料质量... 详细信息

在3英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法生长GaN外延材料。研究了AlN缓冲层的应变状态对GaN外延层应变状态和质量的影响。使用原子力显微镜和高分辨率X射线双晶衍射仪观察样品表面形貌,表征外延材料质量的变化,使用高分辨喇曼光谱仪观察外延材料应力的变化,提出了基于外延生长的应变变化模型。实验表明,GaN外延层的张应变随着AlN缓冲层应变状态的由压变张逐渐减小,随着GaN张应力的逐渐减小,GaN位错密度也大大减少,表面形貌也逐渐变好。

关键词：金属有机物化学气相沉积(MOCVD) GaN外延层 AlN缓冲层失配应变应力

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GaN基HEMT器件抗逆压电性能研究

半导体技术 2012年第5期37卷 351-354,366页

作者：房玉龙敦少博尹甲运张效玮冯志红蔡树军专用集成电路重点实验室石家庄050051

可靠性问题是GaN基HEMT器件走向实用化的关键,逆压电效应导致器件退化是近年来比较引人瞩目的理论之一。对于GaN基HEMT器件,当其承受外加电场时,由于逆压电效应,电场最终转化成弹性势能。当电场足够大,突破势垒层材料所能承受的临界弹... 详细信息

可靠性问题是GaN基HEMT器件走向实用化的关键,逆压电效应导致器件退化是近年来比较引人瞩目的理论之一。对于GaN基HEMT器件,当其承受外加电场时,由于逆压电效应,电场最终转化成弹性势能。当电场足够大,突破势垒层材料所能承受的临界弹性势能,势垒层材料就会发生松弛。根据逆压电效应导致器件退化机理,从弹性势能的角度出发,对低Al组分AlGaN势垒层、InAlN势垒层和AlGaN背势垒等三种结构进行理论分析。分析表明,三种结构均能较大程度地改善GaN基HEMT器件的抗逆压电能力,从而提高器件可靠性。

关键词： GaN基高电子迁移率晶体管逆压电效应可靠性弹性势能压电本构方程

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Si衬底GaN外延材料六角形缺陷分析

微纳电子技术 2010年第10期47卷 603-605页

作者：尹甲运刘波王晶晶周瑞李佳敦少博冯志红专用集成电路重点实验室石家庄050051

通过改变AlN形核层的生长温度分别在Si(111)衬底上生长了两个GaN样品,并对GaN外延材料表面的六角形缺陷进行了分析研究。通过显微镜和扫描电镜(SEM)观测发现,AlN形核层在高温下生长时,GaN材料表面会产生大量六角形缺陷。通过电子能谱(E... 详细信息

通过改变AlN形核层的生长温度分别在Si(111)衬底上生长了两个GaN样品,并对GaN外延材料表面的六角形缺陷进行了分析研究。通过显微镜和扫描电镜(SEM)观测发现,AlN形核层在高温下生长时,GaN材料表面会产生大量六角形缺陷。通过电子能谱(EDS)分析得出GaN六角形缺陷中含有大量的Si元素以及少量的Ga和Al元素,其中Si元素从Si衬底中高温扩散而来。在降低AlN形核层的生长温度后,GaN材料表面的六角形缺陷随之消失。表明AlN形核层在较低的温度下生长时可以有效地抑制Si衬底表面Si原子的扩散,减少外延层中由于衬底Si反扩散引起的缺陷。

关键词： GaN 六角形缺陷 AlN形核层温度 Si衬底

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Al沉积时间对Si衬底GaN材料的影响

半导体技术 2011年第9期36卷 668-671页

作者：尹甲运刘波王晶晶李佳敦少博冯志红蔡树军专用集成电路重点实验室石家庄050051

通过改变高温AlN形核层生长时提前通入TMAl的时间,分别在Si(111)衬底上生长了4个1μm厚的GaN样品,并对每个样品的GaN外延材料进行了分析研究。通过显微镜观察发现,Al的沉积时间为12 s时,GaN材料表面光亮,基本没有裂纹。另外通过喇曼谱... 详细信息

通过改变高温AlN形核层生长时提前通入TMAl的时间,分别在Si(111)衬底上生长了4个1μm厚的GaN样品,并对每个样品的GaN外延材料进行了分析研究。通过显微镜观察发现,Al的沉积时间为12 s时,GaN材料表面光亮,基本没有裂纹。另外通过喇曼谱和光荧光谱(PL)测试得出,随着生长初期Al沉积时间的增加(8～15 s),GaN外延层的水平应力逐渐减小(由1.28 GPa减小到0.67 GPa),Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的应力较小。同时,GaN材料(002)和(102)晶面的X射线衍射摇摆曲线表明,Al的沉积时间为12 s时GaN外延材料的晶体质量最好。

关键词： GaN Al沉积时间喇曼光荧光谱硅衬底