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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
Rahul Rai · Khanh Quoc Nguyen · Hung Duy Tran · Viet Quoc Ho · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
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。
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...
用于提升GaN MIS-HEMT阈值电压热稳定性的NiOx栅氧化层
NiOx gate oxide for enhanced thermal stability of threshold voltage in GaN MIS-HEMTs up to 400 °C
Mritunjay Kumar · Ganesh Mainali · Vishal Khandelwal · Saravanan Yuvaraja · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文报道了一种基于NiOx栅氧化层的GaN基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT），在高达400 °C的工作温度下仍表现出优异的阈值电压热稳定性。通过反应溅射法制备的NiOx薄膜具有高介电常数、良好的界面特性及高温下化学稳定性，有效抑制了高温工作时的界面态生成与电荷退极化效应。实验结果表明，器件在400 °C高温退火及动态偏置应力下，阈值电压漂移显著减小，稳定性明显优于传统Al2O3或SiNx栅介质器件。该研究为高温、高功率电子器件提供了可行的栅氧化方案。
解读: 该NiOx栅氧化层GaN器件技术对阳光电源高温应用场景的功率器件设计具有重要参考价值。可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频开关电路,特别适合沙漠、高原等高温环境下的产品。其400℃高温下的阈值电压稳定性优势,有助于提升逆变器的可靠性和转换效率。建议在下一代1500V系统的GaN功率模...
X射线辐照诱导的p-GaN肖特基栅HEMT阈值电压不稳定性
X-Ray Irradiation-Induced VTH Instability in Schottky-Gate p-GaN HEMTs
Yu Rong · Feng Zhou · Wenfeng Wang · Can Zou 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
p型氮化镓（p - GaN）肖特基栅结构增强型（E - mode）高电子迁移率晶体管（HEMT）在辐照应用方面具有巨大潜力，但其阈值电压（$V_{TH}$）的不稳定性仍在研究之中。在这项工作中，通过构建一个剂量可调且集成了外围偏置电路的X射线辐照在线监测系统，全面研究了阈值电压（$V_{TH}$）的不稳定性与辐照剂量和漏极偏置的关系。在仅进行辐照的条件下，该器件在低剂量辐照时呈现出负的$V_{TH}$漂移，随后在高剂量辐照时出现正的$V_{TH}$漂移。通过进行数值模拟、霍尔测量和电容 - 电压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN肖特基栅结构HEMT器件在X射线辐照下阈值电压稳定性的研究具有重要的战略参考价值。GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）作为第三代宽禁带半导体器件，在光伏逆变器和储能变流器的功率转换环节具有显著优势，其高频开关特性和低导通损耗可直接提升系统效率和功率密度。...