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镓硼共掺对6英寸VGF法锗单晶电阻率均匀性的影响

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半导体技术 2024年第8期49卷 708-712,725页

作者：张颖武边义午陈晨周春锋王云彪兰天平中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220

由于杂质分凝效应,镓掺杂垂直梯度凝固(VGF)法锗单晶的电阻率分布不均匀,理论上利用镓和硼分凝系数的差异,镓硼共掺工艺可以提升锗单晶电阻率均匀性。采用镓硼共掺工艺制备了6英寸(1英寸≈2.54 cm)VGF法锗单晶,对比分析了掺杂工艺对锗... 详细信息

由于杂质分凝效应,镓掺杂垂直梯度凝固(VGF)法锗单晶的电阻率分布不均匀,理论上利用镓和硼分凝系数的差异,镓硼共掺工艺可以提升锗单晶电阻率均匀性。采用镓硼共掺工艺制备了6英寸(1英寸≈2.54 cm)VGF法锗单晶,对比分析了掺杂工艺对锗单晶电阻率均匀性的影响。当镓和硼杂质浓度分别为5.13×10^(18)cm^(-3)和0.67×10^(18)cm^(-3)时,在等径0~40 mm范围内轴向电阻率不均匀性为4.92%,等径0 mm和40 mm处径向电阻率不均匀性分别为1.63%和0.45%,与镓杂质浓度为5.13×10^(18)cm^(-3)的镓掺杂工艺相比,锗单晶头部的电阻率均匀性明显提升。当硼杂质浓度提高到1.89×10^(18)cm^(-3)时,镓硼共掺锗单晶头部电阻率均匀性变差。结果表明,适量硼掺杂的镓硼共掺工艺可以提升锗单晶头部电阻率均匀性。

关键词： 6英寸垂直梯度凝固(VGF)法锗单晶镓硼共掺电阻率均匀性

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高海拔环境下压接式半导体器件的外绝缘特性

半导体技术 2024年

作者：任成林鲁翔闫旭阳孙帮新程周强谢文杰中国南方电网有限责任公司超高压输电公司特变电工新疆新能源股份有限公司

压接式半导体器件作为柔性直流输电工程中的核心器件，对电网系统的稳定性和可靠性具有重要意义。目前，关于压接式半导体器件在高海拔环境下外绝缘特性的研究尚且不足，针对市场上主流半导体器件厂家的器件开展外绝缘试验，研究半导体... 详细信息

压接式半导体器件作为柔性直流输电工程中的核心器件，对电网系统的稳定性和可靠性具有重要意义。目前，关于压接式半导体器件在高海拔环境下外绝缘特性的研究尚且不足，针对市场上主流半导体器件厂家的器件开展外绝缘试验，研究半导体器件在多种海拔下不同电压类型的间隙放电特性和在不同湿度下的沿面绝缘特性。在人工气候罐中模拟的 2 000、3 800和4 500 m高海拔环境下，对5种器件进行了雷电冲击电压试验、操作冲击电压试验、直流电压试验及60%、70%和80%湿度下人工污秽试验。试验结果表明，研究的5种器件均能满足3种海拔下的外绝缘要求，且设计裕度均大于17.6%；同时根据试验数据计算出海拔修正系数，对高海拔环境下空气间隙修正具有指导意义。

关键词：压接式半导体高海拔外绝缘间隙放电海拔修正系数

合成石英砂工艺概况及几种石英砂的检测数据对比分析

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中国非金属矿工业导刊 2024年第2期 55-59页

作者：张鹏远万烨刘见华杜俊平高磊曹俊英洛阳中硅高科技有限公司河南洛阳471000 中国恩菲工程有限公司北京100036

高纯石英砂主要应用于单晶硅制造工艺中的石英坩埚,高端光学玻璃,半导体等领域。大致分为天然砂和合成砂两类,合成砂由于纯度更高,成分可控等优势,更适合于半导体以及更高要求的工艺制程。合成砂的生产不依赖于天然矿产,能缓解我国缺少... 详细信息

高纯石英砂主要应用于单晶硅制造工艺中的石英坩埚,高端光学玻璃,半导体等领域。大致分为天然砂和合成砂两类,合成砂由于纯度更高,成分可控等优势,更适合于半导体以及更高要求的工艺制程。合成砂的生产不依赖于天然矿产,能缓解我国缺少高品质石英矿的现状,国内对于合成砂的研究还处于起步阶段。本文经过对比天然石英砂、进口合成砂、国产实验室合成砂的各项检测结果,可以指导不同应用条件下的砂选型。研究过程中,发现了可以通过X射线衍射法区分天然砂和合成砂的方法,并列举了粒径、杂质、粒型等检测数据对比。

关键词：高纯石英砂天然石英砂合成石英砂石英砂检测

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GaN/金刚石复合结构的制备与器件性能

半导体技术 2024年第7期49卷 618-623页

作者：刘莎莎兰飞飞房诗舒程红娟王英民中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220

金刚石是一种极具竞争力的新型热沉衬底材料,可以显著提升GaN器件的输出功率密度。基于GaN上直接生长金刚石技术,研制了高导热GaN/金刚石复合衬底。采用聚合物辅助播种与两步法生长金刚石相结合的方法,实现了通过直接生长技术制备GaN/... 详细信息

金刚石是一种极具竞争力的新型热沉衬底材料,可以显著提升GaN器件的输出功率密度。基于GaN上直接生长金刚石技术,研制了高导热GaN/金刚石复合衬底。采用聚合物辅助播种与两步法生长金刚石相结合的方法,实现了通过直接生长技术制备GaN/金刚石复合结构。通过引入大流量氢气生长模式,并对界面热阻进行优化,成功制备了高质量的GaN/金刚石复合结构。基于GaN/金刚石复合结构进行了器件验证,结果表明,与SiC基GaN器件相比,金刚石基GaN器件的输出功率密度由2.90 W/mm提升至3.96 W/mm。

关键词：金刚石 GaN 散热能力功率密度界面热阻

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氢终端金刚石薄膜生长及其表面结构

物理学报 2024年第8期73卷 323-328页

作者：马孟宇蔚翠何泽召郭建超刘庆彬冯志红中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 河北半导体研究所固态微波器件与电路全国重点实验室石家庄050051

氢终端金刚石的导电性问题是目前限制其在器件领域应用的关键因素.传统的氢终端金刚石制备工艺由于金刚石中含有杂质元素以及表面的加工损伤的存在,限制了氢终端金刚石的电特性.在金刚石衬底上直接外延一层高纯、表面平整的氢终端金刚... 详细信息

氢终端金刚石的导电性问题是目前限制其在器件领域应用的关键因素.传统的氢终端金刚石制备工艺由于金刚石中含有杂质元素以及表面的加工损伤的存在,限制了氢终端金刚石的电特性.在金刚石衬底上直接外延一层高纯、表面平整的氢终端金刚石薄膜成为一种可行方案,但该方案仍存在薄膜质量表征困难,表面粗糙度较大等问题.本文采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)技术,在含氮CVD金刚石衬底上外延一层亚微米级厚度金刚石薄膜,并研究分析了不同甲烷浓度对金刚石薄膜生长以及导电性能的影响.测试结果显示:金刚石薄膜生长厚度为230—810 nm,且外延层氮浓度含量低于1×10^(16) atom/cm^(3),不同的甲烷浓度生长时,金刚石外延层表面出现了三种生长模式,这主要与金刚石的生长和刻蚀作用相关.经过短时间生长后的金刚石薄膜表面为氢终端(2×1:H)结构,而氧、氮元素在其中的占比极低,这使得生长后的金刚石薄膜具有P型导电特性.霍尔测试结果显示,甲烷浓度为4%条件下生长的氢终端金刚石薄膜导电性最好,其方块电阻为4981Ω/square,空穴迁移率为207 cm^(2)/(V·s),有效地提升了氢终端金刚石电特性,为推进大功率金刚石器件发展应用起到支撑作用.

关键词：氢终端金刚石甲烷浓度生长模式电性能

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尖端及气隙联合缺陷下XLPE材料电树枝起始特性及其影响因素研究

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电工电能新技术 2024年第3期43卷 65-72页

作者：周恒逸万代齐飞周湶赵邈陈伟国网湖南省电力有限公司电力科学研究院湖南长沙410000 输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044 湖南省湘电试验研究院有限公司湖南长沙410000

交联聚乙烯(XLPE)中内部缺陷是导致电缆中电树枝产生的主要诱因,而电树枝的出现将造成电缆绝缘的整体失效,探寻不同绝缘缺陷特征对电树枝起始的影响规律及机理,可为设计、生产环节中改善电缆绝缘提供理论依据。考虑到凸起及气隙的联合... 详细信息

交联聚乙烯(XLPE)中内部缺陷是导致电缆中电树枝产生的主要诱因,而电树枝的出现将造成电缆绝缘的整体失效,探寻不同绝缘缺陷特征对电树枝起始的影响规律及机理,可为设计、生产环节中改善电缆绝缘提供理论依据。考虑到凸起及气隙的联合缺陷为电树枝引发的主要诱因,本文搭建了针-电极短电缆实验平台以模拟缺陷下电树枝的引发及生长,并建立了缺陷下电应力物理模型,明确了缺陷模型下各缺陷特征对电树枝起始发展的影响规律。研究表明:XLPE电缆中半导体层缺陷的最大电场分布可采用针-板电极下最大场强Mason模型进行描述;由实验及数值化模型结果分析出缺陷的突刺曲率、微孔压强及材料耐受阈值ΔW_(0)与电树枝起始电压呈正相关,可分别从制造工艺、安装铺设等过程中调控三类缺陷特征,以提高实际工程中XLPE电缆的抗电树枝老化能力。

关键词： XLPE 缺陷特征电树枝改进Mason模型

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 1-6页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院广东广州510631 东莞南方半导体科技有限公司广东东莞523781

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下,载流子将发生碰撞,造成光电流倍增,使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此,器件在-2 V偏压条件和5μW/cm^(2)紫外光照射下,展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×10^(15)Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用,为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器

0.2~2.0GHz100W超宽带GaN功率放大器

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半导体技术 2024年第3期49卷 252-256页

作者：张晓帆银军倪涛余若祺斛彦生王辉高永辉中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

设计并实现了一款基于0.25μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的100 W超宽带功率放大器。基于SiC无源工艺设计了集成无源器件(IPD)输入预匹配电路芯片;设计了基于陶瓷基片的T型集成输出预匹配电路;基于建立的传输线变压器(TLT)的精确... 详细信息

设计并实现了一款基于0.25μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的100 W超宽带功率放大器。基于SiC无源工艺设计了集成无源器件(IPD)输入预匹配电路芯片;设计了基于陶瓷基片的T型集成输出预匹配电路;基于建立的传输线变压器(TLT)的精确模型,设计了宽带阻抗变换器,在超宽频带内将50Ω的端口阻抗变换至约12.5Ω,再通过多节微带电路与预匹配后的GaN HEMT芯片实现阻抗匹配。最终,以较小的电路尺寸实现了功率放大器的超宽带性能指标。测试结果表明,功率放大器在0.2~2.0 GHz频带内,在漏极电压36 V、输入功率9 W、连续波的工作条件下,输出功率大于103 W,漏极效率大于50%,输入电压驻波比(VSWR)≤2.5。

关键词： GaN高电子迁移率功率管(HEMT) 功率放大器集成无源器件(IPD) 超宽带传输线变压器(TLT)

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一种20GHz0.65mm节距CQFP外壳

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半导体技术 2024年第3期49卷 292-296页

作者：刘洋余希猛杨振涛刘林杰李伟业中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

提出了一种应用频率达20 GHz的0.65 mm节距陶瓷四边引线扁平封装(CQFP)外壳,对高频信号的传输采用共面波导-垂直过孔-共面波导-引线的结构。对成型引线附近的阻抗不连续性进行了分析,通过信号传输引线的非等宽设计,改善了引线部位的阻... 详细信息

提出了一种应用频率达20 GHz的0.65 mm节距陶瓷四边引线扁平封装(CQFP)外壳,对高频信号的传输采用共面波导-垂直过孔-共面波导-引线的结构。对成型引线附近的阻抗不连续性进行了分析,通过信号传输引线的非等宽设计,改善了引线部位的阻抗突变,提高了信号的传输带宽。通过板级联合仿真和布线优化,将外壳应用频率提升至20 GHz。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,该结构在DC~20 GHz插入损耗优于-1 dB,回波损耗不大于-15 dB。该CQFP外壳通过了机械和环境可靠性试验,可应用于高频高可靠封装领域。

关键词：高频陶瓷四边引线扁平封装(CQFP) 阻抗引线 0.65 mm节距陶瓷外壳

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