基于Ga2O3掺Sn沟道与掺Fe栅层的FET相关技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With high breakdown voltage and low energy loss, Ga2O3 is considered as the potential material for power transistor application. However, the performance of Ga2O3 based devices still non-ideal at present. The essential scientific and technical obstacles are the controllable growth of high-quality doped Ga2O3 thin film channel and lattice-matched insulated gate material with tunable characteristic properties. Therefore, it is of great scientific significance and application value to study the doping process of Ga2O3 channel materials as well as the homogeneous growth of Ga2O3 insulation gate materials. In this proposed project, in order to optimize the performance parameters of the transistor, we study the influence of electronic structure, crystal transition, defects, doping, and other factors on the electrical properties of Ga2O3 by theoretical calculation. The controllable carrier concentration in the channel material could be experimentally obtained by high quality Sn doped Ga2O3 film, whereas the insulating gate material could be obtained by high quality Fe doped Ga2O3 film. Moreover, the prototype transistor will be designed and optimized to improve the performance of the device. It is expected that this project will shed light the development of new generation power transistor based on Ga2O3 material.
具有高击穿场强和低能量损耗的Ga2O3材料在功率晶体管方面具有良好的应用前景。目前高质量掺杂Ga2O3薄膜沟道以及与Ga2O3晶格匹配的高效绝缘栅材料的可控生长与性能调控是面临的重要科学与技术障碍,使得Ga2O3基功率晶体管的发展还处于较低水平,Ga2O3材料的性能优势尚未体现出来。因此,系统地研究Ga2O3薄膜沟道材料的掺杂工艺、探索Ga2O3同质绝缘栅制备技术具有重要科学的意义和应用价值。本项目拟通过理论计算研究Ga2O3电子结构、晶型转变、晶体缺陷、元素掺杂等多种因素对Ga2O3电学性能的影响,优化影响晶体管性能的材料电学性能参数。通过实验实现高质量Sn掺杂Ga2O3沟道薄膜载流子浓度可控生长技术及Fe掺杂的高质量Ga2O3绝缘栅层的制备工艺。设计、制备出晶体管器件原型优化器件结构,提高器件的性能。项目研究为Ga2O3基的新型功率晶体管的研发及其应用提供理论与技术支撑。

结项摘要

Ga2O3作为超宽禁带半导体材料,其带隙为4.9 eV,理论击穿场强高达8 MV/cm,在高能物理、深紫外探测和功率电子器件等领域应用广泛。然而,受限于掺杂工艺的开发和光电物性的研究,Ga2O3优异的材料性能未能充分展现。特别是高质量掺杂Ga2O3沟道层和绝缘层可控生长技术的滞后,限制了Ga2O3功率晶体管的发展。通过合适施主或受主掺杂,不仅可以改变氧化镓的晶体结构,还能调控其载流子浓度,获得高绝缘或高导电性能。厘清元素掺杂与氧化镓基础物性之间的关联,是我们构建高性能光电和功率器件的基础。本项目基于获得高质量Ga2O3基场效应晶体管的目标,开展了一系统掺杂调控的外延生长研究,取得了如下成果:(1)基于脉冲激光沉积技术,通过Sn掺杂Ga2O3外延薄膜的工艺探索,获得了具备优异光电性能的Sn:Ga2O3外延薄膜;(2)基于分子束外延技术,制备了高绝缘Fe掺杂Ga2O3外延薄膜,并研究了其光电和磁学性能;(3)基于金属有机物化学气相沉积方法,制备了Si掺杂的高质量Ga2O3外延薄膜,并基于Si:Ga2O3薄膜制备了金属半导体场效应晶体管(MESFET),研究了其光电性能;(4)基于不同元素掺杂、不同晶相的Ga2O3薄膜,制备了具备自供电性能的肖特基和异质结光电探测器。通过本项目,我们掌握了高效的氧化镓外延薄膜掺杂生长技术,厘清了Sn/Fe/Si等元素掺杂对氧化镓基础光电性能的影响,构建了常关型氧化镓基MESFET器件,并拓展了Ga2O3深紫外日盲探测器在节能光电子领域的应用。同时,我们通过项目开展取得了丰硕的科研成果,共发表SCI论文41篇,申请中国发明专利6篇,培养研究生16名(其中8名博士,8名硕士),并在国内外相关学术会议做报告13次。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
A study for the influences of temperatures on ZnGa2O4 films and solar-blind sensing performances
温度对ZnGa2O4薄膜及日盲传感性能影响的研究
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac1465
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Chengling;Zhang Qingyi;Li Shan;Yan Zuyong;Liu Zeng;Li Peigang;Tang Weihua
  • 通讯作者:
    Tang Weihua
A Spiro-MeOTAD/Ga(2)O(3)/Si p-i-n Junction Featuring Enhanced Self-Powered Solar-Blind Sensing via Balancing Absorption of Photons and Separation of Photogenerated Carriers.
Spiro-MeOTAD/Ga(2)O(3)/Si p-i-n 结通过平衡光子吸收和光生载流子分离来增强自供电日盲传感。
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c18229
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ACS Appl. Mater. Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan Zuyong;Li Shan;Yue Jianying;Liu Zeng;Ji Xueqiang;Yang Yongtao;Li Peigang;Wu Zhenping;Guo Yufeng;Tang Weihua
  • 通讯作者:
    Tang Weihua
Review of gallium oxide based field-effect transistors and Schottky barrier diodes
氧化镓场效应晶体管和肖特基势垒二极管综述
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/28/1/017105
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    CHINESE PHYSICS B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu, Zeng;Li, Pei-Gang;Tang, Wei-Hua
  • 通讯作者:
    Tang, Wei-Hua
Magnetic properties and crystal structure of Ga2-xFexO3
Ga2-xFexO3的磁性能和晶体结构
  • DOI:
    10.1017/s0885715618000374
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Powder Diffraction
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Yan Hui;Huang Yuanqi;Cui Wei;Zhi Yusong;Guo Daoyou;Wu Zhenping;Chen Zhengwei;Tang Weihua
  • 通讯作者:
    Tang Weihua
Arrays of Solar-Blind Ultraviolet Photodetector Based on β-Ga2O3 Epitaxial Thin Films
基于β-Ga2O3外延薄膜的日盲紫外光电探测器阵列
  • DOI:
    10.1109/lpt.2018.2826560
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Peng, Yangke;Zhang, Yan;Tang, Weihua
  • 通讯作者:
    Tang, Weihua

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其他文献

微纳米CeO2结构的合成及表征
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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水热法制备CdS纳米结构
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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    唐为华
  • 通讯作者:
    唐为华
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  • 通讯作者:
    沈洪磊
材料电学和磁学性能变温测量方法的研究
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    浙江理工大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    唐为华;李培刚;张岩;邹以慧;王国锋;申婧翔
  • 通讯作者:
    申婧翔

其他文献

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唐为华的其他基金

α-Ga2O3基薄膜外延生长与物性研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
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图形衬底调控金属薄膜微纳结构及其光电性能研究
  • 批准号:
    51172208
  • 批准年份:
    2011
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  • 项目类别:
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BiFeO3单层及其异质多层薄膜畴结构调控及电子输运特性
  • 批准号:
    51072182
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          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]
          K --> L[研究结束]
      
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