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AlGaN/GaN HFET的优化设计

固体电子学研究与进展 2007年第2期27卷 163-169页

作者：薛舫时单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了不同掺杂方式下异质结能带和二维电子气的行为。发现掺杂能剪裁异质结能带的弯曲度、控制电子气的二维特性和浓度。在此基础上研究了不同掺杂方式的掺杂效率。通过掺杂和势垒结构的优化设计,... 详细信息

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了不同掺杂方式下异质结能带和二维电子气的行为。发现掺杂能剪裁异质结能带的弯曲度、控制电子气的二维特性和浓度。在此基础上研究了不同掺杂方式的掺杂效率。通过掺杂和势垒结构的优化设计,得出了用δ掺杂加薄AlN隔离层的结构,既提高了电子气浓度,又保持电子气的强二维特性。从电子气浓度和栅对电子气的控制力度出发,提出了HFET势垒优化设计中的电子气浓度与势垒层厚度乘积规则。依据二维表面态理论,研究了表面态随帽层掺杂结构的变化。从前述乘积规则和表面态变化出发进行了内、外沟道异质结构的优化设计。优化结构既提高了电子气浓度和跨导,降低了欧姆接触电阻,又抑制了电流崩塌。

关键词：铝镓氮/氮化镓异质结场效应管优化设计势垒层掺杂效率电子气浓度与势垒层厚度乘积表面态无电流崩塌设计

SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的热分析与测试

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固体电子学研究与进展 2007年第4期27卷 476-480,502页

作者：任春江陈堂胜焦刚李肖薛舫时李拂晓单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

对SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的结温进行了理论计算与实测。计算中考虑了衬底材料热导率随温度的变化以及器件源、漏电阻上的热损耗,不同耗散功率下的理论计算与红外显微镜实测结果比较表明,两者相差最大不超过10℃。由于理论计算结果是在... 详细信息

对SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的结温进行了理论计算与实测。计算中考虑了衬底材料热导率随温度的变化以及器件源、漏电阻上的热损耗,不同耗散功率下的理论计算与红外显微镜实测结果比较表明,两者相差最大不超过10℃。由于理论计算结果是在解析解的基础上运用计算机迭代计算获得,所耗时间较短,故这一结果对于改善器件结构以提高AlGaN/GaN HEMT及其MMIC电路的性能将有较大帮助。

关键词：氮化镓宽禁带热分析红外显微镜

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AlGaN/GaN HFET中的陷阱

固体电子学研究与进展 2007年第4期27卷 457-463页

作者：薛舫时单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

提出了二维表面态和表面缺陷层构成的AlGaN/GaN HFET中的陷阱模型。自洽求解薛定谔方程和泊松方程得到异质结能带和沟道阱基态、激发态及二维表面态的波函数。发现表面高密度缺陷减薄了势垒层厚度,显著增强了热电子隧穿过程。从缺陷态... 详细信息

提出了二维表面态和表面缺陷层构成的AlGaN/GaN HFET中的陷阱模型。自洽求解薛定谔方程和泊松方程得到异质结能带和沟道阱基态、激发态及二维表面态的波函数。发现表面高密度缺陷减薄了势垒层厚度,显著增强了热电子隧穿过程。从缺陷态发射电子和热电子隧穿构成的新陷阱模型出发,解释了HFET的瞬态电流、肖特基势垒的伏安特性和产生-复合噪声。最后讨论了改进材料生长和器件工艺来抑制陷阱效应,改善器件性能的途径。

关键词： AlGaN/GaN场效应管陷阱二维表面态表面缺陷热电子隧穿

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AlGaN／GaN异质结构中的极化工程

固体电子学研究与进展 2008年第3期28卷 334-339页

作者：薛舫时单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了AlGaN/GaN量子阱电子气密度随Al组份比、势垒层厚度和栅压的变化,比较了能带带阶和极化电荷对沟道阱能带和电子气特性的影响,研究了在势垒层和缓冲层中夹入AlN及InGaN薄层的作用,计算了AlGaN/... 详细信息

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了AlGaN/GaN量子阱电子气密度随Al组份比、势垒层厚度和栅压的变化,比较了能带带阶和极化电荷对沟道阱能带和电子气特性的影响,研究了在势垒层和缓冲层中夹入AlN及InGaN薄层的作用,计算了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结的能带,最后探讨了势垒层能带的优化设计,提出了剪裁势垒层能带来钝化表面的新方法。

关键词：铝镓氮氮化镓异质结极化掺杂能带剪裁表面钝化新方案

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Ni，Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管

固体电子学研究与进展 2007年第4期27卷 464-467页

作者：汪浩柏松陈刚李哲洋刘六亭陈雪兰邵凯单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

采用本实验室生长的4H-SiC外延片,分别用高真空电子束蒸Ni和Ti做肖特基接触金属,Ni合金作欧姆接触,SiO_2绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术,制作出4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)。该器件在室温下反向击穿电压大于600 V,对应的漏电流... 详细信息

采用本实验室生长的4H-SiC外延片,分别用高真空电子束蒸Ni和Ti做肖特基接触金属,Ni合金作欧姆接触,SiO_2绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术,制作出4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)。该器件在室温下反向击穿电压大于600 V,对应的漏电流为2.00×10^(-6)A。对实验结果分析显示,采用Ni和Ti作肖特基势垒的器件的理想因子分别为1.18和1.52,肖特基势垒高度为1.54 eV和1.00 eV。实验表明,该器件具有较好的正向整流特性。

关键词：碳化硅外延肖特基势垒二极管击穿电压

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振荡型有源集成天线

固体电子学研究与进展 2008年第3期28卷 355-359页

作者：曹敏华李拂晓林金庭单片集成电路与模块国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

研制中心频率为18 GHz的振荡型有源集成天线,包括微带天线设计、单片压控振荡器(MMIC VCO)的设计及微带天线与单片压控振荡器二者的集成。微带天线的芯片面积为4.5 mm×3.5 mm,增益为3.67 dB,中心频率为18.032 GHz,最小输入驻波系数为1.... 详细信息

研制中心频率为18 GHz的振荡型有源集成天线,包括微带天线设计、单片压控振荡器(MMIC VCO)的设计及微带天线与单片压控振荡器二者的集成。微带天线的芯片面积为4.5 mm×3.5 mm,增益为3.67 dB,中心频率为18.032 GHz,最小输入驻波系数为1.098;单片压控振荡器芯片面积1.1 mm×1.0 mm,调谐范围为15.978～18.247 GHz,输出功率大于6 dBm。振荡型有源集成天线的方向图测试结果与微带天线的特性符合,该振荡型有源集成天线能够正常工作。

关键词：有源集成天线微带天线压控振荡器

InAlAs/InGaAs/InP HEMT欧姆接触研究

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固体电子学研究与进展 2008年第1期28卷 145-148页

作者：康耀辉林罡李拂晓南京电子器件研究所单片集成电路与模块国家级重点实验室南京210016

应用Au/Ge/Ni系金属在InAlAs/InGaAs/InP HEMT上成功制作了良好的合金欧姆接触。采用WN和Ti双扩散阻挡层工艺优化欧姆接触,在样品上获得了最低9.01×10-8Ω.cm2的比接触电阻,对应的欧姆接触电阻为0.029Ω.mm。同时,在模拟后续工艺环境的... 详细信息

应用Au/Ge/Ni系金属在InAlAs/InGaAs/InP HEMT上成功制作了良好的合金欧姆接触。采用WN和Ti双扩散阻挡层工艺优化欧姆接触,在样品上获得了最低9.01×10-8Ω.cm2的比接触电阻,对应的欧姆接触电阻为0.029Ω.mm。同时,在模拟后续工艺环境的20min250°C热处理后,器件的欧姆接触性能无显著变化,表明其具有一定的温度稳定性。

关键词：磷化铟欧姆接触温度稳定性

砷化镓0.25μm PHEMT开关模型研究

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固体电子学研究与进展 2008年第3期28卷 372-376页

作者：郑惟彬李拂晓李辉沈亚潘晓枫沈宏昌单片集成电路与模块国家重点试验室南京210016 南京电子器件研究所南京210016

借助于传统的FET等效电路模型,给出了0.25μm GaAs PHEMT的开关模型,并在ICCAP和ADS软件中,完成等效电路参数的提取与优化。通过对单刀单掷(SPST)开关的仿真和测试,表明,在0.1～20 GHz的频域内,其"开"态插入损耗误差、端口1和端口2的电... 详细信息

借助于传统的FET等效电路模型,给出了0.25μm GaAs PHEMT的开关模型,并在ICCAP和ADS软件中,完成等效电路参数的提取与优化。通过对单刀单掷(SPST)开关的仿真和测试,表明,在0.1～20 GHz的频域内,其"开"态插入损耗误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于0.3 dB、0.24和0.19;其"关"态隔离度误差、端口1和端口2的电压驻波比误差分别小于1.9 dB、0.12和0.08。文中得到的PHEMT开关模型将有助于控制类单片集成电路的研究与开发。

关键词：砷化镓膺配高电子迁移率晶体管开关模型

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硅基MEMS渐变式缝隙天线(英文)

光学精密工程 2009年第6期17卷 1333-1337页

作者：侯芳朱健郁元卫陈辰南京电子器件研究所单片集成电路与模块国家级重点实验室江苏南京210016

为了增加天线带宽,提高天线机械稳定性,改善天线性能,提出并设计制作了一种工作在35GHz的硅基MEMS渐变式缝隙天线。针对渐变式缝隙天线在毫米波频段介电常数高、衬底极薄、易碎、不易制作等问题,利用ICP深刻蚀工艺在衬底上形成了周期性... 详细信息

为了增加天线带宽,提高天线机械稳定性,改善天线性能,提出并设计制作了一种工作在35GHz的硅基MEMS渐变式缝隙天线。针对渐变式缝隙天线在毫米波频段介电常数高、衬底极薄、易碎、不易制作等问题,利用ICP深刻蚀工艺在衬底上形成了周期性通孔阵列,从而减小了衬底有效介电常数,增加了衬底厚度,同时利用共面波导-槽线对该天线进行馈电。仿真结果表明,该天线带宽为28.2%,增益为8.7dB。采用微机械工艺对该天线进行加工,测得其带宽为13.2%。与传统天线相比,该天线进一步提高了天线衬底的机械稳定性,增加了天线带宽,且易于集成。

关键词：微机电系统渐变式缝隙天线 CPW馈电