氮化物半导体电子器件的若干进展

摘要

自1993年第一只GaN HEMT器件报道以来,近20年的研究已经充分展现了GaN电子器件的性能优势。GaN电子器件已经成为高性能与高功率微波器件的最佳选择之一。频率在1-20GHz范围内的众多GaN HEMT器件已经进入移动通信、雷达等应用领域。AlGaN/GaN异质结构和肖特基栅HEMT器件作为这些器件的基本技术已经获得了很大的成功。应用的AIGaN/GaN异质结构材料的典型方块电阻在300-800 Ohm/sq,二维电子气密度在(0.8-1)×l013cm-2。肖特基栅AlGaN/GaN HEMT器件的截止频率大约35GHz,大栅宽器件功率密度大约在3-7W/mm,最大功率附加效率在60％左右。近几年,人们开始对于更高频率、更高效率的GaN功率器件开展了大量的探索研究,以InAlN/GaN异质结构和绝缘栅HEMT器件为代表的新技术在近几年取得了重要的进展。rn 报告一方面对国内外近年来在GaN电子器件研究方面的最新技术发展趋势和研究现状进行了论述与分析,特别是介绍了InAIN/GaN HEMT器件在高频率方面的最近进展,如截止频率突破400GHz的器件。另一方面介绍了西电在InAlN/GaN异质结构材料与器件、新型高压绝缘栅HEMT器件方面近年来的研究工作和成果,包括室温迁移率高达1400 cm2/Vs、面密度2.0E13cm-2、方块电阻230Ω/□的InAlN/GaN异质结构材料,室温方块电阻低达172Ω/□、600K高温电子迁移率大500 cm2/Vs的InAlN/GaN双沟道异质结构材料,具有出色高温特性的双异质结构GaN HEMT器件,功率附加效率高达73％的绝缘栅GaN HEMT器件等。