分享到:

Ⅲ-V族化合物半导体材料GaN外延膜和InAs量子点的制备及光学特性研究

本文主要对GaN外延膜和InAs量子点等两种Ⅲ-V族化合物半导体材料进行研究。采用分子束外延系统生长样品,完善制备工艺,并研究其发光特性。对GaN外延膜进行研究。采用EPI930固态源分子束外延系统在蓝宝石衬底上生长GaN外延膜。一方面,摸索GaN在蓝宝石衬底上初始外延生长的最佳条件,优化薄膜生长工艺参数,获得具有良好晶质的GaN外延层,并研究不同生长条件下样品的光学特性及其发光机制。另一方面是研究低Al掺杂对GaN外延层光电特性及表面形貌的影响,并通过光致发光,霍尔效应和高分辨率SEM等测量方法来确定GaN外延层的质量。研究结果表明,改变Ga的流量,氮气净化和采用AlN做缓冲层可以逐步改善样品的表面形貌及发光性能。当在GaN外延膜中掺入0.11%Al时,GaN:Al薄膜粗糙度最小,具有最低的自由电子浓度(3×1017cm-3)和最高的电子迁移率(140V.s/cm2)。对InAs量子点进行研究。利用EPI930固态源分子束外延  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

GaN纳米管的理论研究及GaN紧束缚势模型的发展

GaN作为一种宽禁带半导体一直是人们研究的热点。目前人们对GaN体材料和薄膜的研究已经相当广泛。然而对于一维GaN纳米材料,特别是单晶GaN纳米管的研究还处于初级阶段:主要工作只涉及到纳米管的制备,对其物性的研究少有报道。本论文将描述我们对单晶GaN纳米管的力学、电子结构、光吸收、晶格振动等性质所进行的理论计算研究。在理论计算方面,现有的研究手段(经验势方法和密度泛函方法)对于研究GaN纳米管都具有一定的局限性:建立在量子力学基础上的密度泛函方法能对体系进行较精确的描述,但它的计算量很大,不能处理原子数较多的复杂体系;经验势方法虽然能够模拟具有大量原子的体系,但它缺乏量子力学的基础,有时不能很准确的描述体系的性质。而紧束缚势方法融合了密度泛函方法和经验势方法的优点,它比经验势方法更精确,同时它用参数化的公式代替哈密顿矩阵元的积分运算,计算速度快于密度泛函方法。为了能深入地研究单晶GaN纳米管的物理特性,我们发展了GaN紧束缚势模...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

《集成电路应用》2016年12期
集成电路应用

射频氮化镓GaN技术及其应用

1 引言网络基础设施与反导雷达等领域都要求使用高性能高功率密度的射频器件,这使得市场对于射频氮化镓(Ga N)器件的需求不断升温。举个例子,现在的无线基站里面,已经开始用氮化镓器件取代硅基射频器件,在基站设备上,氮化镓器件的使用得越来越广泛。氮化镓受青睐主要是因为它是宽禁带(wide-bandgap)器件,与硅或者其他III-V价器件相比,氮化镓速度更快,击穿电压也更高[1]。氮化镓技术非常适合4.5G或5G系统,因为频率越高,氮化镓的优势越明显。但对于手机而言,氮化镓材料还有很多难题需要解决,例如功耗、散热与成本。图1不同工艺比较。2 氮化镓技术及其应用2.1氮化镓技术氮化镓技术可以追溯到1970年代,美国无线电公司(RCA)开发了一种氮化镓工艺来制造LED。现在市场上销售的很多LED就是使用蓝宝石衬底的氮化镓技术[2]。(数据来源:OKI半导体)除了LED,氮化镓也被使用到了功率半导体与射频器件上。基于氮化镓的功率芯片正在市...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电子器件》2017年01期
电子器件

S波段GaN微波功率器件的研制

电子对抗、雷达、探测等重要的通信系统快速发展,固态微波宽带功率器件被广泛应用、需求不断增加,通信系统对其小型化、超宽带、高增益以及高效率的关键技术要求与日俱增。基于国家安全、通信需求、经济效益等因素的考虑,研究开发出相关设备所用的更高性能的微波功率器件成为迫切需要解决的问题。高热导率、低漏电流以及更小的介电常数和更高的电子饱和率等,这些特点有助于提高晶体管的击穿电压,另外抑制电流崩塌效应,对提高器件的功率密度、漏极效率和增益等用处很大,且在工艺中容易实现,第3代新型半导体材料Ga N在射频和大功率领域具有很大优势[1]。基于Agilent ADS仿真软件设计并实现了一款工作于S波段基于Ga N的高效超宽带微波功率器件,具体为2.7 GHz~3.5 GHz,以15 W为输出功率,比之于现国内市场上的2.7 GHz~3.1 GHz和3.1GHz~3.5 GHz更具有超宽带优越性,功率增益高达13 d B,效率超过45%,并将关键的输...  (本文共6页) 阅读全文>>

《电子信息对抗技术》2017年01期
电子信息对抗技术

一种L波段高效率阵列应用GaN功率放大器

1引言随着Ga N器件技术的进步[1],高效率功率放大器的设计不断更新,在星载、弹载、机载平台的阵列发射机系统中,效率往往是衡量功率放大器的重要指标。通过合理分配功率放大器链路增益和各级效率,功率放大器的整体效率能够获得提升。为了提升单级功率放大器的效率,采用的设计方法有:开关功率放大器(E类)和波形工程(F类、逆F类、J类[2]等。一般思路为使用不同的谐波和基波组合形成一定的漏极电压和电流波形,使得电压和电流波形时域不相交叠,器件功率耗散减小。由于器件非线性输入、输出电容、封装寄生参数的存在[3],采用E类、F类、逆F类和J类功率放大器设计公式得到的阻抗往往不能凑效,负载牵引可以获取器件在基波和谐波频率处较为准确的阻抗。本文设计了一种L波段高效率阵列应用功率放大器,提升功率放大链路各级的增益、减小功率放大器链路的级数;采用负载牵引获取最佳谐波阻抗、使用谐波控制方法提高末级功率放大器的效率。2理论分析2.1级联放大器效率分析采用...  (本文共6页) 阅读全文>>

《发光学报》2017年04期
发光学报

GaN基肖特基势垒二极管结构优化研究进展

1引言Ga N作为第三代宽禁带半导体材料,以临界击穿电场强、热导率高和饱和电子漂移速度大等优异的材料性能在下一代半导体功率器件中有着广泛的应用[1-2]。Ga N基器件具有开关频率高、击穿电压高、导通电阻低、热导率高等优点,可以应用在复杂的工作环境中,实现更高的系统效率[3]。Ga N基肖特基势垒二极管(SBD)是一种重要的Ga N基器件,它是多数载流子半导体器件,相比于PN结二极管,具有反向恢复时间短、开关损耗低的优点。Ga N基SBD不仅有Ga NSBD,还有体材料为异质结的Al Ga N/Ga N SBD。1983年,Klitzing[4]发现了Al Ga N/Ga N异质结构中的二维电子气(2DEG)的量子效应;1993年,Khan等[5]成功地在蓝宝石衬底上外延生长出Al-Ga N/Ga N异质结。异质结构中的压电极化效应和自发极化效应[6]可以产生高浓度和高电子迁移率的(2DEG),因而一些Al Ga N/Ga N ...  (本文共10页) 阅读全文>>