课题基金 / 基金详情

新型InAlN/GaN异质结功率器件新结构与模型

批准号:
61306102
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
周琦
依托单位:
学科分类:
半导体电子器件与集成
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张有润、郑崇芝、章晋汉、尉中杰、牟靖宇、鲍旭、汪玲、肖琨

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
新型氮化镓(GaN)异质结材料及其器件技术是GaN半导体研究领域的热点和前沿课题之一。本申请针对新型GaN异质结-InAlN/GaN高压器件技术的关键问题进行理论与实验的创新研究:1)提出一种复合调制遂穿(CMT)高压InAlN/GaN HEMT新结构,运用半导体能带理论研究器件结构、外加电场对异质结能带的影响,揭示GaN器件一种新的工作机理;2)建立GaN异质结器件基于源极电子注入(SEI)的器件击穿物理模型,为研究GaN功率器件提供新的理论基础。在SEI模型指导下探索InAlN/GaN器件耐压与击穿的物理本质,阐明新结构的优越性。通过器件仿真与实验验证获得耐压>600 V、漏极电流>300 mA/mm的新型高压InAlN/GaN HEMT器件。本申请是一项器件理论与实验相结合的应用基础研究,对GaN电子器件的发展具有重要意义。
英文摘要
The novel GaN-based heterostructure material and device is one of the cutting-edge research topics of GaN semiconductor technology.In this application the key issues of high voltage InAlN/GaN device which bases on the novel GaN heterostructure platform will be studied by means of theory and experiments including: 1)To propose the Composite-Modulated-Tunneling (CMT) high voltage InAlN/GaN HEMT, by using band theory of semiconductor to study the impact of device structure and applied electric-field on the energy band of the heterostructure to reveal a new operating principle of GaN device; 2)To propose a physical model for device breakdown based on the Source-Electron-Injection (SEI) in GaN heterostructure device, which provides a new theory foundation for GaN power device research. Under the guidance of the proposed SEI model to explore the physical nature responsible for the breakdown of InAlN/GaN device. The advantage of the proposed CMT InAlN/GaN HEMT can be theoretically explained by the SEI model. To obtain the novel CMT high voltage InAlN/GaN HEMT with breakdown voltage higher than 600 V and maximum drain current density larger than 300 mA/mm through device simulation and experimental validation. This application is a fundamental research including device theory and experiment, which is of great scientific and practical value for GaN device development.
在本项目的支持下,已申请中国发明专利2项;发表SCI期刊论文和国际会议论文15篇。其中包括 IEEE EDL/TED/TIE/APL等器件领域顶级期刊论文10篇,在功率半导体国际顶级会议ISPSD发表论文2篇,2015年在该会议作大会口头报告并成为GaN领域中国大陆在 ISPSD 迄今唯一大会口头报告。其中两项研究成果被国外知名在线科技新闻媒体《Semiconductor Today》作为GaN功率器件重要研究进展进行专题报道。.针对InAlN/GaN HFET漏电大、击穿电压低这一业界普遍面临的问题,揭示了源极电子注入诱发沟道碰撞电离物理模型,准确阐释了InAlN/GaN HFET击穿机理,提出低势垒肖特基接触技术,通过优化器件体内电场分布显著提高击穿电压。发明了肖特基源/漏和肖特基/欧姆混合源/漏两种InAlN/GaN晶体管新结构,器件耐压分别提高170 %和253 %,达InAlN/GaN HEMT国际同期最好。本项目全面完成了预期研究目标,研究成果包括:1.提出了CMT高压InAlN/GaN HEMT新结构。根据半导体能带理论,从器件物理出发揭示了GaN异质结器件利用源极肖特基接触技术来提高InAlN/GaN器件耐压的工作机理。2.建立了CMT高压InAlN/GaN HEMT器件耐压机理与SEI模型。从InAlN/GaN异质结材料上探索了器件漏电及击穿的本质关系,为高压功率器件的突破提供了理论基础与指导思想。3.研制了肖特基源极/漏极(SSD)InAlN/GaN HEMT和肖特基源(SS)InAlN/GaN HEMT等器件。获得耐压650 V、漏极电流334 mA/mm 的新型高压CMT器件。.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Investigation of the interface between LPCVD-SiNx gate dielectric and III-nitride for AlGaN/GaN MIS-HEMTs
AlGaN/GaN MIS-HEMT 的 LPCVD-SiNx 栅极电介质与 III 族氮化物之间的界面研究
DOI: 10.1116/1.4944662
发表时间: 2016-07-01
期刊: JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B
影响因子: 1.4
作者: [Liu, Zhaoyang, Huang, Sen, Jia, Lifang]
通讯作者: Jia, Lifang
7.6 V Threshold Voltage High-Performance Normally-Off Al2O3/GaN MOSFET Achieved by Interface Charge Engineering
通过接口充电工程实现 7.6 V 阈值电压高性能常断 Al2O3/GaN MOSFET
DOI: 10.1109/led.2015.2511026
发表时间: 2016-02-01
期刊: IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS
影响因子: 4.9
作者: [Zhou, Qi, Liu, Li, Zhang, Bo]
通讯作者: Zhang, Bo
High-Performance Enhancement-Mode Al2O3/AlGaN/GaN-on-Si MISFETs with 626MW/cm2 Figure of Merit
具有 626MW/cm2 品质因数的高性能增强型 Al2O3/AlGaN/GaN-on-Si MISFET
DOI: --
发表时间: 2015
期刊: IEEE Trans. on Electron Devices
影响因子: --
作者: [Xinyu Liu, Xu Bao, Jinyu Mou, Bo Zhang]
通讯作者: Bo Zhang
Mechanism of Ti/Al/Ti/W Au-free ohmic contacts to AlGaN/GaN heterostructures via pre-ohmic recess etching and low temperature annealing
通过预欧姆凹槽蚀刻和低温退火实现 AlGaN/GaN 异质结构 Ti/Al/Ti/W 无 Au 欧姆接触的机理
DOI: 10.1063/1.4939190
发表时间: 2015-12-28
期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子: 4
作者: [Zhang, Jinhan, Huang, Sen, Zhang, Bo]
通讯作者: Zhang, Bo
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    基于空穴电荷诱导的半凹栅增强型GaN p-MOSFET新结构及其机理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      周琦
    • 依托单位:
    Si基GaN增强型功率开关器件阈值电压调控机理与新结构
    • 批准号:
      61674024
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      65.0万元
    • 批准年份:
      2016
    • 负责人:
      周琦
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金