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基于体相AlN衬底的耐压超过2.7 kV、Baliga优值超过400 MW/cm²的Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N沟道HEMT
>2.7 kV Al0.65Ga0.35N Channel HEMT on bulk AlN substrate with >400MW/cm2 Baliga Figure of Merit
Khush Gohel · Swarnav Mukhopadhyay · Rajnin Imran Roya · Surjava Sanyal 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
由于具有出色的临界电场（>10 MV/cm），富铝的铝镓氮（AlGaN）已成为高压电力电子领域一种颇具前景的材料。在本研究中，我们展示了采用钝化和场板技术的高压 Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道晶体管。对于击穿电压大于 2.7 kV 的情况，采用与栅极焊盘相连和与源极焊盘相连的场板，Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道高电子迁移率晶体管（HEMT）实现了接近 400 MW/cm² 的高巴利加品质因数（BFOM）。此外，我们还报道了非钝化的 Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道 HEMT，其击穿电压大于 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于高铝组分AlGaN沟道的超高压功率器件技术具有重要的战略价值。该研究展示的Al0.65Ga0.35N HEMT器件实现了超过2.7 kV的击穿电压和高达569 MW/cm²的Baliga品质因数，这一性能指标显著优于现有主流的硅基和碳化硅功率器件，为我们在高压大功率...
基于物理的斜角场板GaN HEMT SPICE模型
Physics-Based SPICE Model of Slant Field Plate GaN HEMTs
Md Hasnain Ansari · Avinash Lahgere · Sheikh Aamir Ahsan · Yogesh Singh Chauhan · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文介绍了一种基于ASM - HEMT框架实现的、适用于带有倾斜场板（FP）的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的SPICE兼容紧凑模型。倾斜场板的几何形状对于优化电场分布和击穿性能至关重要，该模型将其近似为多级栅场板结构。研究表明，使用普通栅场板的传统高电子迁移率晶体管模型无法准确描述这些器件的电容特性。为克服这一局限性，在ASM - HEMT框架内开发了一种新的建模方法。该方法在保证计算效率的同时，确保了对器件行为的准确模拟。通过与TCAD仿真和实验数据进行验证，该模型在脉冲电流 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对斜场板GaN HEMT器件的SPICE物理模型研究具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该模型的核心创新在于准确刻画斜场板结构对器件电容特性和击穿性能的影响。对于阳光电源而言，这...
具有高约翰逊品质因数
>6 THz·V）的64% AlGaN沟道HFET
Jiahao Chen · Parthasarathy Seshadri · Kenneth Stephenson · Md Abdullah Mamun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在这篇快报中，我们报道了一种采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法生长的、具有 Al₀.₈₇Ga₀.₁₃N 势垒层和 Al₀.₆₄Ga₀.₃₆N 沟道层的异质结场效应晶体管（HFET）。对该结构进行传输线模型（TLM）测量，结果显示其方块电阻约为 2000 Ω/□，线性欧姆接触电阻为 4.54 Ω·mm。栅长约为 200 nm、源漏间距为 4 μm 的 HFET 表现出约 40 mS/mm 的峰值跨导和约 0.6 A/mm 的高峰值漏极电流。观察到其电流增益截止频率（fₜ）为 15.7 GH...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于高铝组分AlGaN沟道的异质结场效应晶体管（HFET）技术展现出显著的应用潜力。该器件实现了6.1 THz·V的约翰逊品质因数（JFOM），标志着超宽禁带半导体在高频高压领域的重要突破。 对于光伏逆变器和储能变流器等核心产品，该技术的价值主要体现在三个维度：首先，...
利用转移的LPCVD生长h-BN缓解AlGaN/GaN HEMT中的自加热效应
Mitigation of self-heating in AlGaN/GaN HEMTs using transferred LPCVD-grown h-BN
Cheng Chang · Kad Dokwan Kook · Chenyang Lin · Xiang Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了一种通过转移低压化学气相沉积（LPCVD）生长的六方氮化硼（h-BN）来有效缓解AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）中自加热效应的方法。将高质量h-BN薄膜集成于器件沟道附近，显著提升了横向热导率，改善了热量耗散。实验结果显示，器件的结温明显降低，连续工作下的温度上升减少了约40%，同时保持了良好的电学性能。该策略为提升第三代半导体器件的热管理能力提供了可行路径。
解读: 该研究提出的h-BN散热方案对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。通过LPCVD生长h-BN提升横向热导率的方法,可显著改善SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的散热性能,有助于提高功率密度。结温降低40%的效果对车载OBC等对功率密度要求高的产品尤为重要。这一散热创新为...
具有ScAlN势垒的GaN HEMT实现低于100 Ω/□的方块电阻
Sub-100 Ω/□ sheet resistance of GaN HEMT with ScAlN barrier
Jiangnan Liu · Pat Kezer · Md Tanvir Hasan · Ding Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了采用钪铝氮（ScAlN）势垒层的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT），实现了低于100 Ω/□的极低方块电阻。通过优化ScAlN组分与外延生长工艺，显著提升了二维电子气浓度并降低了接触电阻，从而大幅改善器件的导通特性。透射电子显微镜与X射线衍射分析证实了高质量异质结构的形成。该成果为高性能射频与功率电子器件提供了有前景的技术路径。
解读: 该ScAlN势垒GaN HEMT技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要应用价值。方块电阻低于100Ω/□的特性可显著提升器件开关性能和导通特性,适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中的高频DC-DC环节,有助于提高功率密度。特别是在1500V系统中,该技术可降低开关损耗,提升系统效率。同时...
在等轴N极性GaN衬底上通过等离子体辅助分子束外延生长的N极性GaN HEMT结构中接近夹断时创纪录的高电子迁移率
Record-high electron mobility at near pinch-off in N-polar GaN HEMT structures grown on on-axis N-polar GaN substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy
Oguz Odabasi · Md Irfan Khan · Sandra Diez · Kamruzzaman Khan · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了在等轴N极性GaN衬底上采用等离子体辅助分子束外延技术生长的N极性AlGaN/GaN异质结构中，在接近夹断电压下实现的创纪录高电子迁移率。低温迁移率测量表明，主要散射机制为电离杂质散射，界面粗糙度和压电散射贡献较小。通过优化掺杂分布与界面质量，有效降低了背景杂质浓度，从而显著提升了二维电子气在低密度下的迁移率性能，为高性能N极性HEMT器件提供了重要材料基础。
解读: 该研究在N极性GaN HEMT结构中实现的高电子迁移率突破，对阳光电源的功率器件技术升级具有重要参考价值。高迁移率特性可显著提升GaN器件的开关性能和导通特性，适用于新一代SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频化设计。特别是在PowerTitan大型储能系统中，采用优化的GaN器件可实现更高功...
基于ScAlN/ScN电荷陷阱耦合铁电栅堆叠的增强型AlGaN/GaN HEMT
E-mode AlGaN/GaN HEMT with ScAlN/ScN charge trap-coupled ferroelectric gate stacks
Jiangnan Liu · Ding Wang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种采用ScAlN/ScN电荷陷阱耦合铁电栅堆叠结构的增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。该器件通过铁电极化与界面电荷陷阱的协同作用，实现了稳定的增强型操作特性。实验结果表明，该结构有效调控了阈值电压并提升了栅控能力，同时保持了较高的开关比和低关态漏电流。透射电子显微镜分析证实了栅堆叠的高质量界面特性。该方法为实现高性能、高可靠性的GaN基增强型功率器件提供了新途径。
解读: 该ScAlN/ScN栅堆叠GaN HEMT技术对阳光电源功率变换产品具有重要价值。增强型特性和低漏电流的优势可显著提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的效率与可靠性。铁电栅结构创新为开发更高功率密度的三电平拓扑模块提供新思路，特别适用于PowerTitan大型储能系统的高频开关应用。同时，该技...