Oxford University Press · New York · Close Modal · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

近年来，GaN/AlN异质结中高导电二维空穴气（2DHG）的发现为实现高效的互补型GaN电子器件开辟了道路，这是宽禁带半导体器件物理中的长期挑战。电输运研究和模拟表明，这些2DHG中重空穴和轻空穴价带均被占据，但对可动空穴基本参数的直接实验表征仍处于初期阶段。本文利用时间域太赫兹光谱结合高达31 T的脉冲磁场，在低温（8 K）下直接测量了基于GaN的2DHG中可动二维空穴的回旋共振，揭示了有效质量、载流子浓度、散射时间和迁移率等关键材料参数。

解读: 该GaN/AlN异质结二维空穴气研究为阳光电源GaN功率器件开发提供关键基础数据。通过太赫兹回旋共振直接表征的空穴有效质量、迁移率等参数，可指导SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN器件的优化设计。二维空穴气的高导电特性有助于实现互补型GaN器件（p型+n型），突破现有单极性限制，提升电动汽车驱...

Amanda Wang · Nick Pant · Woncheol Lee · Feliciano Giustino · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

氮化铝是一种有前景的超宽禁带半导体，适用于光电子和功率电子器件，但其实际应用受限于掺杂困难和低电导率。本文通过第一性原理计算，研究了电子迁移率随温度、掺杂浓度和晶向变化的上限。综合考虑声子与电离杂质对电子的散射作用，分析了完全和部分电离条件下的掺杂体系。结果表明，室温下长程压电相互作用是电子-声子散射的主要机制；当掺杂浓度超过10¹⁶ cm⁻³时，电离杂质散射占主导，显著降低迁移率。

解读: 该氮化铝电子迁移率研究对阳光电源功率器件开发具有重要参考价值。AlN作为超宽禁带半导体（禁带宽度6.2eV），其高击穿场强和热导率特性可应用于：1）SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的新一代功率模块设计，突破现有SiC器件的耐压极限，实现更高功率密度；2）电动汽车驱动系统中的高温功率器件，利用AlN...

Van De Walle · El Sachat · Sotomayor Torres · De La Cruz 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

β-Ga2O₃、AlN、AlGaN和金刚石等超宽禁带（UWBG）半导体材料因其优异的电子特性，成为高功率、高频器件的关键候选材料。然而，除金刚石和AlN外，这些材料普遍具有较低的热导率，难以满足高功率密度下的散热需求，带来严峻的热管理挑战。因此，亟需结合新型器件结构的先进热管理方案以抑制器件峰值温度过度升高。同时，具备高空间和时间分辨率的精确器件级热表征技术对于验证和优化热设计、提升器件性能与可靠性至关重要。本文综述了当前应用于UWBG半导体器件的主要热学计量方法。

解读: 该超宽禁带半导体热学计量技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC/GaN等宽禁带器件的热管理直接影响系统功率密度和可靠性。文中提出的高时空分辨率热表征方法可用于优化PowerTitan储能系统的三电平拓扑功率模块设计，精确定位热点并验证散热方案。对于15...

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...

Hengyuan Qi · Teng Li · Jingjing Yu · Jiawei Cui 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

增强型（E 型）氮化镓（GaN）p 沟道场效应晶体管（p - FET）的栅极凹槽工艺预计会产生高密度的晶体缺陷；因此，较大的 <inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">$\vert {V}_{\text {th}} \vert $ </tex - math></in...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）增强型p-FET的刻蚀停止工艺技术具有重要的战略价值。该技术通过在p-GaN层中插入1.5nm的AlN层作为刻蚀停止层，有效解决了传统栅极凹槽工艺中等离子体轰击导致的晶体缺陷问题，实现了阈值电压与导通电流之间的性能平衡突破。 对于我司的核心业务而言，这...

Manoj Saxena · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

本研究探讨了在用于高频应用的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）上原位生长的氮化硅（SiNx）层中欧姆接触的形成与优化。采用标准的Ti/Al/Ni/Au金属体系，获得的接触电阻（RC）为0.14 Ω·mm，方块电阻（RSH）为629 Ω/□，比接触电阻为1.2 × 10−6 Ω·cm2。高温退火过程中，Ti金属与下方的SiNx层发生界面反应，生成钛硅化物（TixSiy）复合物和氮化钛（TiN）。接触退火在氮气氛围中通过快速热退火（RTP）工艺完成，实验发现800 °C下退火60秒可获得...

解读: 该AlN/GaN HEMT欧姆接触优化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究实现的0.14Ω·mm接触电阻和340mS/mm峰值跨导,可显著降低SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN功率开关的导通损耗。原位SiNx层与Ti/Al金属化方案形成的低阻接触,适用于三电平拓扑和高频开关场景。80...

Tarek Gebrael · Arielle R. Gamboa · Muhammad Jahidul Hoque · Shayan Aflatounian 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年4月

功率密度的提升使热设计成为未来电气设备研发中的关键环节。数据中心和电动汽车等系统产生的热量越来越多，这需要高效的冷却方式，以将电子设备的温度控制在其耐受极限以下，确保其可靠性。浸没式冷却已成为一种颇具前景的热管理技术，它能使冷却液更接近发热元件，从而降低热阻并提高冷却效果。尽管浸没式冷却中使用的介电流体冷却液不会影响浸没其中的电气设备的电气性能，但其冷却性能相较于水等理想冷却液而言较差。若要将水用作浸没式冷却液，电子设备需要进行封装以防止短路。在此，我们开发了一种封装方法，可使电子设备与周围的水...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项水浸式冷却封装技术具有重要的战略价值。随着我们的光伏逆变器和储能变流器功率密度持续提升，热管理已成为制约产品性能突破的关键瓶颈。目前主流的风冷和传统液冷方案在面对350kW以上大功率设备时，散热效率和系统紧凑性难以兼顾。 该技术的核心价值在于通过氮化铝（AlN）和Pa...

Zhaobo Zhang · Wenzhi Zhou · Xibo Yuan · Elaheh Arjmand 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

本信函提出采用陶瓷散热片上芯片封装方式，以在封装层面降低共模（CM）噪声，同时改善碳化硅（SiC）功率模块的热性能。该封装方式将碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）直接连接到金属化氮化铝（AlN）陶瓷散热片上，减少了开关节点与地之间的共模电容耦合，从而降低了共模噪声。搭建了一个400至200V的直流 - 直流降压转换器，以验证该封装方式在抑制共模噪声方面的有效性。实验结果表明，共模电流有所降低，与传统无基板模块相比，陶瓷散热片上芯片功率模块在5至20MHz频谱范围内的共...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项芯片直接封装于陶瓷散热器的SiC功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过减少开关节点与地之间的共模电容耦合，在5-20 MHz频段实现了超过5 dB的共模噪声抑制，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接应用意义。 在光伏逆变器领域，随着SiC器件的广泛应用，高...

Yulei Yang · Qian Wang · Xinghao Liu · Fangrui Wei · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月

双三相永磁同步电机（DTP-PMSM）因反电动势非正弦、逆变器非线性及绕组不对称等因素，易受周期性与非周期性谐波干扰，影响系统性能。传统自抗扰控制（ADRC）对周期性谐波抑制能力有限，本文提出一种自适应线性神经元增强型ADRC（ALNA-ADRC）策略。通过在ADRC框架中引入自适应线性神经元（ALN），该方法在谐波平面内精准抑制5次、7次等周期性谐波，同时保持对非周期扰动的强鲁棒性。解耦观测器带宽与控制增益，简化了参数整定。实验结果表明，该方法显著降低电流总谐波畸变率（THD），稳态下最低可达...

解读: 该ALNA-ADRC谐波抑制技术对阳光电源储能与电驱产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，可显著降低双三相PMSM飞轮储能系统的电流THD至6.55%以下，提升能量转换效率与电网友好性。对新能源汽车电机驱动系统，该方法可有效抑制5次、7次谐波引起的转矩脉动，改善NVH性能。解耦观测器带宽与控...

Xu Liu · Shengrui Xu · Huake Su · Hongchang Tao 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

在本研究中，我们首次报道了在单晶氮化镓（GaN）衬底上制备的 p 型沟道场效应晶体管（p-FET）。GaN 衬底上的 p-GaN/u-GaN/AlN/AlGaN 结构展现出优异的晶体质量和界面特性。由于穿线位错（TDs）的减少，氮空位显著降低，空穴补偿减少。基于 GaN 衬底的 p-FET 结构具有更高的面空穴密度。此外，陡峭的界面降低了界面粗糙度散射，保证了迁移率不会下降。基于 GaN 衬底的 p-FET 因更低的薄层电阻率而具有更高的性能。具体而言，与蓝宝石衬底上的 p-FET 相比，GaN...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于单晶GaN衬底的p型场效应晶体管技术具有重要的战略价值。该技术通过在GaN衬底上构建p-FET结构，使饱和电流提升7倍，这对我们的核心产品——光伏逆变器和储能变流器的功率器件性能提升具有突破性意义。 在应用价值层面，GaN功率器件的双向导通能力一直受限于p型沟道性...

Zhaobo Zhang · Xibo Yuan · Wenzhi Zhou · Mudan Chen 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年12月

功率模块封装仍然是阻碍碳化硅（SiC）器件在变流器中实现高功率密度和最佳可靠性的制约因素之一。本文提出了一种无热界面材料（TIM）的风冷功率模块架构，即芯片直接贴装在散热器上（chip - on - heatsink），以提高热性能和结构可靠性。芯片直接贴装在散热器上的封装方式无需热界面材料，即可将导电铜走线与氮化铝（AlN）陶瓷散热器结合在一起。这种无热界面材料的封装设计简化了制造工艺，因为芯片与散热器之间的层叠结构较少，从而省去了一些步骤，如在基板上粘贴底部铜层和组装散热器。本文制作了两种1...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项无导热界面材料（Non-TIM）的芯片直接散热封装技术对我们的核心产品线具有重要战略意义。在光伏逆变器和储能变流器领域，SiC功率器件的可靠性和散热性能直接决定了系统的功率密度和长期稳定性，而这正是我们追求高效率、小型化产品的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度...

Xiaohui Li · Liqun He · Zhongkui Zhu · Cheng Wang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

直流电容DCC是电力电子变压器PET中的关键组件，维持PET正常运行。有必要监测DCC的健康状况。DCC健康状况变化导致电容C和等效串联电阻ESR值变化。现有DCC数据驱动状态监测方法仅能在PET特定工况下准确工作，但在可变工况下失效。此外PET通常需要不间断运行，无法测量C和ESR值，导致DCC电压数据无标签。为解决上述问题，提出一种新型可迁移数据驱动方法。该方法包含三部分：源域双尺度卷积自编码器SDCAE、对抗学习网络ALN和极限学习机ELM。首先通过SDCAE提取源域数据特征并用作目标域数...

解读: 该PET直流电容可迁移监测研究对阳光电源储能变流器健康管理有重要参考价值。可迁移数据驱动方法应对可变工况和无标签数据的能力与阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在实际应用中面临的复杂运行条件高度契合。SDCAE、ALN和ELM组合的深度学习架构可应用于阳光iSolarCloud平台的直流母线电...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月

本快报报道了一款硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMT）在D波段的功率放大情况。一款栅长（${L}_{g}$）为140纳米的硅基氮化铝/氮化镓/氮化铝镓（AlN/GaN/AlGaN）金属 - 绝缘体 - 半导体（MIS） - HEMT实现了最大漏极电流（${I}_{\textit {dmax}}$）为2.0安/毫米、最大跨导（${g}_{\textit {mmax}}$）为0.65西/毫米，以及截止频率（${f}_{T}$）/最高振荡频率（${f}_{\textit {ma...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-Si HEMT在D波段功率放大领域的突破具有重要的技术参考价值，尽管其直接应用场景与公司当前主营业务存在差异。 该研究展示的GaN-on-Si技术在123 GHz频段实现0.67 W/mm的功率密度，主要面向6G通信等sub-THz应用。对于阳光电源而言...

Haotian Ma · Gaoqiang Deng · Shixu Yang · Yusen Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

氮极性（N 极性）GaN/AlGaN 异质结构在高频毫米波高电子迁移率晶体管（HEMT）的制造方面具有巨大潜力。然而，制备具有高二维电子气（2DEG）迁移率的 N 极性 GaN/AlGaN 异质结构仍然具有挑战性。在这项工作中，我们证明了外延异质结构的应力状态对调制 2DEG 迁移率起着关键作用。通过将高电阻 N 极性 GaN 模板的应力状态从拉伸应力转变为弱压缩应力，我们观察到室温下 2DEG 迁移率从 820 cm²/V·s 显著提高到 1420 cm²/V·s。重要的是，通过理论计算，我们...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮极性GaN/AlGaN异质结构的应用研究具有重要的战略价值。该技术通过应力调控将二维电子气迁移率提升至1730 cm²/V·s，为高频毫米波HEMT器件的性能突破奠定了基础，这与我们在光伏逆变器和储能系统中对高效功率转换的核心需求高度契合。 在光伏逆变器领域，高迁移...

Pujan Adhikari · Mona Ghassemi · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年12月

功率模块封装的未来取决于碳化硅（SiC）、氮化铝（AlN）和金刚石等（超）宽带隙[（U）WBG]材料的发展。然而，突破这些材料的应用界限在绝缘系统方面面临重大挑战，绝缘系统必须承受相关的严苛参数。这些挑战带来的后果包括高电场、空间电荷积累、电树枝化和局部放电（PD），所有这些都可能导致功率模块故障。本文深入探讨了（U）WBG功率模块绝缘材料面临的这些挑战，以及近期旨在缓解三相点（TPs）电场应力和解决局部放电问题的研究。文章首先探讨了三相点的高电场问题，接着研究了在高频、高温等实际运行条件下，封...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于超宽禁带功率模块封装绝缘技术的综述具有重要战略意义。随着公司在光伏逆变器和储能系统领域持续推进高功率密度、高效率产品开发，SiC等宽禁带半导体器件的应用已成为核心技术方向。然而，论文揭示的绝缘系统挑战——高电场应力、空间电荷积累、电树枝和局部放电问题——正是制约我们...

Bruno G.Canales · Bruno C.S.Sanches · Joao Antonio Martino · Eddy Simoen 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227

摘要 本文研究了MISHEMT器件（金属/氮化硅/AlGaN/AlN/GaN—金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管）的多个导电沟道对其基本直流（DC）和射频（RF）性能参数的影响。尽管大多数研究者将二维电子气（2DEG）沟道视为MISHEMT的主要导电通道，但本文表明，在某些器件中，其MOS沟道对不同射频参数的贡献至关重要。这一独特特性使得MISHEMT的射频参数同时依赖于栅源电压V_GS和漏源电压V_DS。2DEG沟道的最大可用增益（MAG）为15 d...

解读: 该MISHEMT双通道GaN器件研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其MOS通道与2DEG通道协同工作可在宽VGS和VDS范围内保持高fT/fmax,MAG增益提升23dB,特别适用于SG系列逆变器和充电桩的高频开关应用。双通道特性可优化阳光三电平拓扑中GaN器件的动态性能,在宽负载范围保持高效...

Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月

在本文中，展示了一种在具有氮化铝（AlN）缓冲层的碳化硅（SiC）衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型（E - Mode）氮化镓 - 硅（GaN - Si(100)）单片异质集成共源共栅开关（RBMHIC - 开关）。栅漏间距（LGD）小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压（VTH）为 2.64 V，正向栅极电压摆幅达 16.27 V，导通电压（VON）为 0.3 V，在 - 2000 V 时反向漏电流（IR）极低，仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数，这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合：首先，2200V级的双向阻断能力配合极低的...

Huake Su · Tao Zhang · Shengrui Xu · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

在本文中，首次展示了一种基于碳化硅（SiC）衬底的常关型 p 沟道氮化镓（GaN）金属 - 半导体场效应晶体管（MESFET），其具有高的 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${I}_{\text {ON}}$ </tex-math></inline-formula...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p沟道GaN MESFET技术具有重要的战略参考价值。该技术实现了常关型p沟道器件，结合n沟道器件可构建互补型CMOS架构，这为我们在光伏逆变器和储能变流器中追求更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 该器件在SiC衬底上实现了3.3×10⁷的超高开关比和83 mV/...