【摘 要】
：
随着新一代电力电子系统对电力电子器件提出了越来越高的要求，基于GaN材料的新型电力电子器件逐渐成为当前世界上的研究热点。本文对GaN基新型电力电子器件的研究意义和现状进行了评述，同时还介绍了几年来在该领域所取得的一些成果，包括基于AlGaN/GaN异质结的电力电子材料设计与生长、器件设计以及工艺研究，这些成果也为中国在该领域进一步研制高性能新型GaN电力电子器件打下了一定基础。
【机 构】
：
Key Lab of Semiconductor Materials Science, Institute of Seraiconductors, Chinese Academy of Science
【出 处】
：
第十七届全国化合物半导体材料微波器件和光电器件学术会议
论文部分内容阅读
随着新一代电力电子系统对电力电子器件提出了越来越高的要求，基于GaN材料的新型电力电子器件逐渐成为当前世界上的研究热点。本文对GaN基新型电力电子器件的研究意义和现状进行了评述，同时还介绍了几年来在该领域所取得的一些成果，包括基于AlGaN/GaN异质结的电力电子材料设计与生长、器件设计以及工艺研究，这些成果也为中国在该领域进一步研制高性能新型GaN电力电子器件打下了一定基础。
其他文献
基于AlGaN/GaN异质结构材料,制备了击穿电压为1050V,特征通态电阻为4.0 mncm2的电力电子器件。研究了不同场板长度对器件电学性能的影响,发现场板长度对器件的直流特性和特征通态电阻影响较小,对器件的击穿电压影响较大。通过优化场板长度,获得了击穿电压为l050V的电力电子器件,此时器件的特征通态电阻为4.0 mΩ。cm2,是相同击穿电压SiMOSFET的电阻的二十分之一。本文结果证明了
本文通过一维Poisson-Schrōdinger自洽求解，计算了AlGaN/AlN/AlGaN/GaN异质结导带结构和电子气的分布。研究了AlGaN渐变沟道层对能带结构和电子气分布的影响，并对不同条件下电子在不同子带上的分布进行了计算与分析。从计算结果可以看出增大AlGaN渐变层的A1组分以及增大渐变层的厚度都会改变沟道的能带，并使电子向衬底方向扩展，改变电子的分布。
本文采用原子层沉积技术(ALD),在AlGaN/GaN异质结构上制备了10nm Al2O3栅介质层AlGaN/GaN MOS-HFET器件。该器件阈值电压为-12V、最大沟道电流为880mA/mm、最大跨导为110meS/mm.通过将其同AlGaN/GaN HFET器件电学特性进行对比,发现Al2O3介质层的插入降低了栅极漏电流,增加了最大饱和沟道电流。同时由于棚介质电容的存在,MOS-HFET器
本文采用磁控溅射法在n-GaN衬底上成功制备了NiO薄膜，从而制备了p-NiO/n-GaN异质结发光二极管。测试并分析了NiO薄膜材料的结构、光学、电学特性。研究结果显示了NiO材料具有良好的结晶质量并呈现p型导电特性。电流-电压(I-V)特性测试结果显示了该p-NiO/n-GaN异质结发光二极管典型具有典型的整流特性，开启电压大约2.2V。在正向偏压下，该二极管室温下发出明显的紫外光，发光中心位
用普通的化学气相沉积(CVD)技术,在高温真空管式炉中利用金属镓与氨气的反应在硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)表面沉积GaN纳米结构。用场发射扫描电镜(FESEM)来研究其形貌；X射线衍射(XRD)表明氮化镓为六方纤锌矿结构：氮化镓在大约360 nm处出现本征峰,同时还有位于550 nm处的宽的黄光峰：电致发光图谱显示,它在大约550 nm和810nm处均有一个发光峰,随着电压的增大,810 nm处
采用双能态离子注入法向MOCVD生长的n-型。p-型和非有意掺杂的GaN薄膜中注入了稀土元素Yb,并对样品进行了900℃的快速热退火处理。研究了样品的结构和磁学性质,在X射线衍射的检测极限范围内未发现样品中有第二相出现,拉曼散射结果表明离子注入引入的晶格缺陷不能通过快速热退火完全消除。GaN：Yb样品退火后都表现出室温铁磁性,p-型掺杂有助于增强其铁磁性能。
利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了AlGaN/GaN二维电子气(2DEG)材料,在GaN生长中插入一层低温GaN,并研究了低温GaN插入层对二维电子气输运特性的影响。使用原子力显微镜(AFM)和非接触霍尔测试仪测量了材料的表面形貌和电学特性,发现低温GaN插入层可以改善材料表面平整度并使AlGaN/GaN2DEG的电子迁移率有明显提高,GaN插入层温度为860℃的样品2DEG的电子迁移率达
本文通过结合透射电子显微镜,高分辨率X射线衍射仪和原子力显微镜等表征检测手段,对于在蓝宝石衬底上,采用高温AlN成核层MOCVD异质外延生长的N极性和Ga极性GaN进行了对比研究。发现,Ga极性材料中的穿透位错随着厚度的增加有明显的弯折,合并成环和湮灭现象,而N极性材料中,大部分穿透位错并没有明显地随着外延层厚度的增加而产生合并,弯折和湮灭,而是向上延伸。并且,N极性材料的AIN成核层与GaN外延
利用高温管式炉,Pt作为催化剂,金属Ga和氮气直接反应得到了不同形貌的GaN纳米结构。通过研究不同温度和不同氨气压强下GaN纳米结构的形貌,提出其中的纳米线是典型的顶部气-液-固(vLS)生长,而其他纳米结构是在已经成核的GaN晶粒上自催化(SCG)的气-固(VS)生长的结果。GaN纳米纳米锥串则是vLS生长的纳米线侧向VS生长的结果。Pt对GaN纳米线和早期的GaN成核是必需的,但对后期纳米线以
本文深入分析了高电子迁移率InN的外延生长,采用边界温度外延的方法实现了高迁移率lnN薄膜,室温下电子迁移率超过3000 cm2/Vs,InN的背景电子浓度低至1.4×1017 cm-3。分析了杂质和缺陷对InN电子迁移率和背景电子浓度的影响,确定了降低背景电子浓度的有效途径。研究了InN的p型掺杂,利用多种方法证明了InN的p型电导。