氮化镓电子器件三元氮化物低界面态密度栅介质及钝化介质研究

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基本信息

项目摘要

Gan-based power devices have become an important development direction of the internationally recognized next-generation power semiconductor devices, and many research institutions and enterprises have been engaged in the research and development of this field. With the continuous improvement of technology, the GaN-based power devices have exceeded the Si base power devices in terms of switching speed and resistance of the conductor, and have been tested in some power systems. However, the GaN base power device has not yet entered the practical stage, and one of the important factors is the stability and reliability of the interface state. This project presents a method of medium growth without surface damage. By using the laser molecular beam epitaxy (LMBE) technology, a new type of tri-nitride medium is explored to meet the above requirements. The influence mechanism of the interface state between the pure semiconductor surface and the media is studied through the related performance characterization. The ultimate goal is to obtain the high quality of the new dielectric layer of nitride, which can reduce the interface state density of the AlGaN/GaN HEMTs device to 10^(11)eV^(-1)cm^(-2), so as to improve the reliability and stability of the device.
GaN基功率器件已成为国际公认的下一代功率半导体器件的重要发展方向,国内外众多研究机构与企业已投入到这一领域的研发中。随着技术的不断进步,GaN基功率器件已经在开关速度及比导体电阻等方面超过了Si基功率器件,并且在一些电力系统中试用了。可是GaN基功率器件目前还没有真正进入实用化阶段,其中一个重要因素是界面态引起的稳定性及可靠性问题。本项目提出了无表面损伤的介质生长方法,利用激光分子束外延(LMBE)技术,探索满足以上要求的新型三元氮化物介质的生长方法,并通过相关性能表征研究纯净半导体表面与介质之间形成界面态的影响机理。为最终获得高质量的三元氮化物新型介质层,使得AlGaN/GaN HEMTs器件界面态密度降低到10^(11)eV^(-1)cm^(-2),从而提高器件的可靠性和稳定性打下一定的基础。

结项摘要

本项目开展三元氮化物新型介质层对AlGaN/GaN HEMTs器件界面特性的影响,通过对降低或消除界面态对AlGaN/GaN HEMTs器件电学特性的影响研究,从而提高器件的可靠性和稳定性,使其满足电力电子市场的实际应用需求。根据原有基础和相关条件,重点研究AlBN、AlZrN两种三元氮化物材料的生长机制,基于PLD技术对AlBN、AlZrN进行了系统的生长参数优化,包括:衬底温度、生长压强、激光能量、靶间距、原位退火温度、退火时间等参数;利用AFM、SEM、TEM、XPS等一系列测试表征方法,对介质层与本体材料界面的质量、界面态、介质的缺陷和陷阱等进行相关表征研究,获得相关的物理参数。开展了GaN HEMT器件的新工艺与结构研究,包括:常关型器件新技术、表面处理及界面插入技术等;将AlBN介质薄膜应用于GaN HEMT,研制了AlBN介质栅GaN HEMT和AlBN钝化GaN HEMT两种器件,经IV、CV等手段测试,AlBN介质能有效改善器件界面态密度,提高了器件饱和电流、跨导,降低了导通电阻。研究结果达到了预期目标:研究证实AlBN介质能有效改善器件界面态密度,使界面态密度降低到10的11次方量级,提高了器件的可靠性和稳定性,提高了器件饱和电流、跨导,降低了导通电阻。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Improvement of Breakdown Voltage and ON-Resistance in Normally-OFF AlGaN/GaN HEMTs Using Etching-Free p-GaN Stripe Array Gate
使用免蚀刻 p-GaN 条状阵列栅极改善常断 AlGaN/GaN HEMT 的击穿电压和导通电阻
  • DOI:
    10.1109/ted.2021.3105088
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Wei Xing;Zhang Xiaodong;Sun Chi;Tang Wenxin;Zeng Chunhong;Chen Fu;He Tao;Yu Guohao;Song Liang;Lin Wenkui;Zhang Xuan;Zhao Desheng;Huang Wei;Cai Yong;Zhang Baoshun
  • 通讯作者:
    Zhang Baoshun
Effect of fluorinated graphene insulator on AlGaN/GaN MIS-HEMTs as gate dielectric
氟化石墨烯绝缘体对 AlGaN/GaN MIS-HEMT 作为栅极电介质的影响
  • DOI:
    10.1016/j.diamond.2020.108010
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Diamond and Related Materials
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Ding Xiaoyu;Song Liang;He Tao;Sun Chi;Cai Yong;Zeng Chunhong;Zhang Kai;Zhang Xiaodong;Zhang Xinping;Zhang Baoshun
  • 通讯作者:
    Zhang Baoshun
Reduced reverse gate leakage current for p-GaN gate HEMTs by a surface-etching method
通过表面蚀刻方法减少 p-GaN 栅极 HEMT 的反向栅极漏电流
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Physica Status Solidi (A) Applications and Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chi Sun;Xiaoyu Ding;Xing Wei;Wenxin Tang;Xiaodong Zhang;Desheng Zhao;Shuping Li;Guohao Yu;Liang Song;Yong Cai;Zhongming Zeng;Baoshun Zhang
  • 通讯作者:
    Baoshun Zhang
Normally-off p-GaN/AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors using oxygen plasma treatment
采用氧等离子体处理的常断 p-GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管
  • DOI:
    10.7567/1882-0786/ab0b78
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Applied Physics Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Sun Chi;Hao Ronghui;Xu Ning;He Tao;Shi Fengfeng;Yu Guohao;Song Liang;Huang Zengli;Huang Rong;Zhao Yanfei;Wang Rongxin;Cai Yong;Zhang Baoshun
  • 通讯作者:
    Zhang Baoshun
Enhancement-mode n-GaN gate p-channel heterostructure field effect transistors based on GaN/AlGaN 2D hole gas
基于GaN/AlGaN 2D空穴气体的增强型n-GaN栅极p沟道异质结构场效应晶体管
  • DOI:
    10.1063/1.5119985
  • 发表时间:
    2019-09-09
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chen, Fu;Hao, Ronghui;Zhang, Baoshun
  • 通讯作者:
    Zhang, Baoshun

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其他文献

宁夏盐池滩羊体重和体尺的相关性研究
  • DOI:
    10.15955/j.issn1000-3924.2021.02.11
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    上海农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖圆圆;王燕新;刘翊中;李海健;徐红伟;杨具田;阿依木古丽;蔡勇
  • 通讯作者:
    蔡勇
兰州大尾羊MAPK13基因cDNA克隆及生物信息学分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    蔡勇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吉方
基因差异转录表达验证方法研究进展
  • DOI:
    10.13523/j.cb.20150514
  • 发表时间:
    2015
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王栋

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
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