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负偏压下阈值电压不稳定性和具有铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅HEMT器件的栅极可靠性
Negative bias threshold voltage instability and gate reliability in GaN tri-gate HEMTs with ferroelectric charge-trap gate stack
| 作者 | Rahul Rai · Khanh Quoc Nguyen · Hung Duy Tran · Viet Quoc Ho |
| 期刊 | Applied Physics Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 127 卷 第 10 期 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | GaN器件 可靠性分析 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | GaN三栅HEMTs 负偏阈值电压不稳定性 栅极可靠性 铁电电荷陷阱栅叠层 应用物理快报 |
语言:
中文摘要
本文研究了采用铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在负偏压应力下的阈值电压不稳定性及栅极可靠性。实验结果表明，负栅偏压导致显著的阈值电压漂移，主要源于栅介质中电荷俘获态的动态响应及铁电层的极化翻转。通过温度依赖性和时间演化分析，揭示了界面态和体陷阱的协同作用机制。该工作为理解高密度电荷俘获栅堆叠中的可靠性退化机理提供了依据，并对增强型GaN功率器件的稳定性优化具有指导意义。
English Abstract
Rahul Rai, Khanh Quoc Nguyen, Hung Duy Tran, Viet Quoc Ho, Chee How Lu, Jui Sheng Wu, You Chen Weng, Baquer Mazhari, Edward Yi Chang; Negative bias threshold voltage instability and gate reliability in GaN tri-gate HEMTs with ferroelectric charge-trap gate stack. _Appl. Phys. Lett._ 8 September 2025; 127 (10): 102108.
S
SunView 深度解读
该研究对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。铁电电荷俘获栅堆叠结构的阈值电压稳定性问题直接影响SG系列高频逆变器和ST系列储能变流器的可靠性。研究发现的界面态和体陷阱协同作用机理,有助于优化我司新一代GaN器件的栅极设计,提升产品稳定性。特别是对1500V大功率系统和车载OBC等高频应用场景,该技术可提供更可靠的GaN器件选型依据。建议在下一代产品开发中重点关注GaN器件的栅极结构优化和可靠性验证,以提升整机性能。