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Pd/Ga_(2)O_(3)/AlGaN/GaN hemt基氢气传感器研究

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传感器与微系统 2024年第3期43卷 18-21页

作者：钟远婷孙爱发刘阳泉钟爱华佛山职业技术学院汽车工程学院广东佛山528000 深圳大学物理与光电工程学院广东深圳518060

氢气易燃易爆,因此需要海量快速响应的氢气传感器对加氢站、运输车及氢能源汽车等氢能源各个环节进行预警预报。本文研究了基于贵金属钯(Pd)为栅极的高速二维电子气晶体管(hemt)型氢气传感器,金属Pd栅极为敏感电极,Ti/Al/Ti/Au为源漏极... 详细信息

氢气易燃易爆,因此需要海量快速响应的氢气传感器对加氢站、运输车及氢能源汽车等氢能源各个环节进行预警预报。本文研究了基于贵金属钯(Pd)为栅极的高速二维电子气晶体管(hemt)型氢气传感器,金属Pd栅极为敏感电极,Ti/Al/Ti/Au为源漏极。结果表明:该晶体管开关比为3.58×10^(7)。实验研究了不同厚度Ga_(2)O_(3)插入层对氢气响应特性的影响规律。随着Ga_(2)O_(3)插入层的厚度增大,传感器的饱和体积分数明显增大,从1×10^(-3)提高到7×10^(-3)。对于Ga_(2)O_(3)插入层厚度为10 nm的器件,其综合性能最好,饱和浓度为5×10^(-3),且具有很高的响应度,1×10^(-3)时的响应度为4300%。特别地,其响应速度非常快,最快可以2 s内完成氢气检测。

关键词：氧化镓薄膜氢气传感器 hemt 选择性

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金刚石基GaN界面热阻控制研究进展

人工晶体学报 2024年第6期53卷 913-921页

作者：兰飞飞刘莎莎房诗舒王英民程红娟中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220

GaN高电子迁移率晶体管(hemt)在雷达、5G通信、航空航天等领域发挥了重要作用,随着GaN hemt功率密度的提升,器件热效应显著,散热成为了GaN hemt性能提升的瓶颈。解决GaN hemt器件散热问题的有效途径是采用高导热的衬底材料取代现役的SiC... 详细信息

GaN高电子迁移率晶体管(hemt)在雷达、5G通信、航空航天等领域发挥了重要作用,随着GaN hemt功率密度的提升,器件热效应显著,散热成为了GaN hemt性能提升的瓶颈。解决GaN hemt器件散热问题的有效途径是采用高导热的衬底材料取代现役的SiC、Si衬底。金刚石是目前已知热导率(>2000 W·m^(-1)·K^(-1))最高的材料,高导热金刚石衬底能够全面解决GaN hemt器件的热效应,成倍提升GaN器件的功率密度。本文阐述了金刚石基GaN的技术优势、主要实现途径,以及界面热阻对金刚石上GaN器件性能的影响。综述了国内外金刚石基GaN界面热阻控制的最新研究进展,分析了金刚石上GaN界面热阻研究过程中面临的主要问题和发展趋势。明确了在介质层材料选择有限的条件下,需要从GaN和金刚石的界面质量入手进一步降低界面热阻,提升GaN器件的性能。

关键词：氮化镓金刚石基GaN 界面热阻介质层功率密度 hemt

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双栅GaN hemt生物传感器仿真研究

电子元件与材料 2024年第4期43卷 411-416页

作者：王保柱刘莎张明杨琳段磊河北科技大学信息科学与工程学院河北石家庄050018 河北博威集成电路有限公司河北石家庄050200

GaN hemt因具有优异的高灵敏度、快速响应特性、电学特性和生物相容性,其在生物传感领域具有广泛的应用潜力。为提升GaN hemt生物传感器直接检测生物分子的灵敏度,提出了一种双栅结构分析模型,并使用Silvaco TCAD工具研究了其电学特性... 详细信息

GaN hemt因具有优异的高灵敏度、快速响应特性、电学特性和生物相容性,其在生物传感领域具有广泛的应用潜力。为提升GaN hemt生物传感器直接检测生物分子的灵敏度,提出了一种双栅结构分析模型,并使用Silvaco TCAD工具研究了其电学特性。从漏极电流、阈值电压和电势方面分析了单栅和双栅器件的结构特性,比较了其灵敏度。研究表明,在特定生物分子(尿酸酶、链霉亲和素、蛋白质和胆固醇氧化酶)的检测中,双栅GaN hemt生物传感器的灵敏度分别比单栅器件高1.55%,2.18%,1.07%和3.3%。其中,增加空腔长度可以为生物分子与生物功能化层(AlGaN)的相互作用提供更多的面积,从而使传感器的灵敏度增加。因此,双栅和较大空腔的GaN hemt生物传感器器件更适用于高灵敏度的应用。

关键词：双栅生物传感器 GaN hemt 灵敏度

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AlN/β-GaOhemt直流特性仿真

人工晶体学报 2024年

作者：贺小敏唐佩正张宏伟张昭胡继超李群蒲红斌西安理工大学自动化与信息工程学院

本文利用器件仿真软件对AlN/β-Ga2O3高电子迁移率晶体管(hemt)器件的直流特性进行研究。由于AlN具有很强的极化效应，在AlN/β-Ga2O3异质结界面处产生高浓度二维电子气(2DEG)，使AlN/β-Ga2O3异质结基hemt具有更加优越的器件性能。理... 详细信息

本文利用器件仿真软件对AlN/β-Ga2O3高电子迁移率晶体管(hemt)器件的直流特性进行研究。由于AlN具有很强的极化效应，在AlN/β-Ga2O3异质结界面处产生高浓度二维电子气(2DEG)，使AlN/β-Ga2O3异质结基hemt具有更加优越的器件性能。理论计算得到AlN/β-Ga2O3异质结界面处产生的面电荷密度为2.75×1013cm-2。通过分析器件的能带结构、沟道电子浓度分布，研究AlN势垒层厚度、栅极长度、栅漏间距，以及金属功函数等参数对器件转移特性和输出特性的影响。结果表明：随着AlN势垒层厚度的增大，阈值电压减小，最大跨导减小，沟道电子浓度增大使饱和漏电流增大；随着栅极长度缩短，跨导增大，当栅极长度缩短至0.1 μm时，器件出现了短沟道效应，并且随着栅极长度的缩短，栅下沟道区电子浓度增大，而电子速度基本不变，导致饱和漏电流增大，导通电阻减小，并且器件的饱和特性变差；随着栅漏间距的增大，跨导增大，沟道区电子浓度不变，而电子速度略有增加，导致饱和漏电流增大；肖特基栅金属功函数的增加会增大阈值电压，不会改变器件跨导，沟道电子浓度减小导致饱和漏电流减小。上述结论为后面的器件的优化改进提供了理论依据。

关键词： β-Ga O AlN hemt 阈值电压跨导饱和漏电流

AlN/β-GaOhemt频率特性仿真研究

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人工晶体学报 2024年

作者：贺小敏唐佩正刘若琪宋欣洋胡继超苏汉西安理工大学自动化与信息工程学院西安理工大学自动化与信息工程学院

器件的频率特性影响较为复杂，本文利用Sentaurus TCAD研究了AlN势垒层厚度、栅长度、栅漏间距和功函数对AlN/β-Ga2O3高电子迁移率晶体管（hemt）频率特性的影响，得到以下结论：随着AlN势垒层厚度从10 nm增加到25 nm，截止频率(fT)和... 详细信息

器件的频率特性影响较为复杂，本文利用Sentaurus TCAD研究了AlN势垒层厚度、栅长度、栅漏间距和功函数对AlN/β-Ga2O3高电子迁移率晶体管（hemt）频率特性的影响，得到以下结论：随着AlN势垒层厚度从10 nm增加到25 nm，截止频率(fT)和最高振荡频率(fmax)分别增加了18和17 GHz，栅电容减小是fT增加的主要原因，同时研究表明势垒层厚度减小有利于增加栅极对沟道电子的控制。栅长从0.9 μm减小到0.1 μm，fT和fmax分别增加了84和98 GHz，其对频率特性的影响远远超过了势垒层厚度；栅长小于0.1 μm时，发生短沟道效应。栅漏间距增大时，fT微弱减小，在源电阻和fT共同减小作用下，器件仅在栅源电压(VGS)大于-1.2 V时，fmax与fT的变化趋势相同。功函数几乎不会影响器件的fT和fmax，但是功函数的增加改善了器件的夹断特性。本文研究表明在栅长缩短的同时，增加AlN势垒层厚度、栅漏间距和功函数可以在提高频率特性的同时改善器件的夹断特性，对AlN/β-Ga2O3hemt器件的设计有一定的指导意义。

关键词： β-Ga O AlN hemt 截止频率最高振荡频率

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高质量GaN基hemt专利技术综述

专利代理 2024年第2期 64-70页

作者：丁宁国家知识产权局专利局电学发明审查部北京100088

研究了高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,hemt)器件领域中占据主流地位的GaN基hemt相关专利,并重点研究了该领域的专利技术发展趋势和布局。以大规模GaN膜和小尺寸GaN膜为主要切入点,针对GaN膜的材料质量所涉及的... 详细信息

研究了高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,hemt)器件领域中占据主流地位的GaN基hemt相关专利,并重点研究了该领域的专利技术发展趋势和布局。以大规模GaN膜和小尺寸GaN膜为主要切入点,针对GaN膜的材料质量所涉及的专利的技术路径以及重点技术进行深入研究,对不同路径的技术进行比较,为GaN基hemt领域的技术发展以及专利布局提供参考。

关键词： hemt GaN 高质量GaN膜

120-nm gate-length In_(0.7)Ga_(0.3)As/In_(0.52)Al_(0.48)As InP-based hemt

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Journal of Semiconductors 2010年第7期31卷 46-48页

作者：黄杰郭天义张海英徐静波付晓君杨浩牛洁斌 Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences School of Physical Science and Technology Southwest University

120 nm gate-length In_（0.7）Ga_（0.3）As/In_（0.52）Al_（0.48） As InP-based high electron mobility transitions（hemts） are fabricated by a new T-shaped gate electron beam lithograph（EBL） technology,which is achieved by the use of a PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI four-layer photoresistor stack.These devices also demonstrate excellent DC and RF characteristics：the transconductance,maximum saturation drain-to-source current,threshold voltage,maximum current gain frequency,and maximum power-gain cutoff frequency of InGaAs/InAlAs hemts is 520 mS/mm,446 mA/mm, -1.0 V,141 GHz and 120 GHz,respectively.The material structure and all the device fabrication technology in this work were developed by our group.

关键词： hemt InP InGaAs/InAlAs cutoff frequency T-shaped gate

A 4.69-W/mm output power density InAlN/GaN hemt grown on sapphire substrate

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Journal of Semiconductors 2011年第12期32卷 68-71页

作者：刘波冯志红张森敦少博尹甲运李佳王晶晶张效帏房玉龙蔡树军 Science and Technology on ASIC Laboratory Hebei Semiconductor Research Institute School of Materials Science and Engineering Harbin Institute of Technology

We report high performance InA1N/GaN hemts grown on sapphire substrates. The lattice-matched InA1N/GaN hemt sample showed a high 2DEG mobility of 1210 cmZ/（V.s） under a sheet density of 2.6 × 10^13 cm^-2. Large signal load-pull measurements for a （2 × 100 μm） x 0.25 μm device have been conducted with a drain voltage of 24 V at 10 GHz. The presented results confirm the high performances reachable by InAIN- based technology with an output power density of 4.69 W/ram, a linear gain of 11.8 dB and a peak power-added efficiency of 48%. This is the first report of high performance InA1N/GaN hemts in China's Mainland.

关键词： InA1N/GaN hemt output power density metal-organic chemical vapor deposition

Fabrication of a 120 nm gate-length lattice-matched InGaAs/InAlAs InP-based hemt

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Journal of Semiconductors 2010年第9期31卷 45-48页

作者：黄杰郭天义张海英徐静波付晓君杨浩牛洁斌 Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences School of Physical Science and Technology Southwest University

A new PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI four-layer resistor electron beam lithography technology is successfully developed and used to fabricate a 120 nm gate-length lattice-matched In_（0.53）Ga_（0.47）As/In_（0.52）Al_（0.48） As InP-based hemt,of which the material structure is successfully designed and optimized by our group.A 980 nm ultra-wide T-gate head,which is nearly as wide as 8 times the gatefoot（120 nm）,is successfully obtained,and the excellent T-gate profile greatly reduces the parasitic resistance and capacitance effect and effectively enhances the RF performances. These fabricated devices demonstrate excellent DC and RF performances such as a maximum current gain frequency of 190 GHz and a unilateral power-gain gain frequency of 146 GHz.

关键词： hemt InP InGaAs/InAlAs cutoff frequency T-shaped gate technology