Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案，但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中，制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，并在其上沉积了四种不同厚度（50、60、150和220 nm）的LPCVD SiN钝化层，以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中，采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流（ID,max）和最低的8.9 Ω·mm...

解读: 该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频...

Tieying Zhang · Peng Cui · Xin Luo · Siheng Chen 等11人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.224

摘要 本研究探讨了不同帽层对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）电学特性的影响。通过对比制备的具有GaN和AlN帽层的AlGaN/GaN HEMTs，发现AlN帽层由于其优异的钝化效果和极化效应，能够提高二维电子气（2DEG）密度，从而获得更高的饱和电流，并使击穿电压从615 V（GaN帽层）提升至895 V（AlN帽层）。Sentaurus TCAD仿真结果验证了上述实验发现，表明AlN帽层器件中形成了更深的三角形量子势阱，导致2DEG电子密度达到1.19 × 10^13 cm^...

解读: 该AlN帽层GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究显示AlN帽层可将击穿电压提升至895V，梯度帽层结构更达1308V，2DEG密度提升28%。这为我司SG系列光伏逆变器、ST储能PCS及充电桩的GaN功率模块设计提供优化方向：通过改进帽层结构可提升器件耐压等级和导通性能，支持...

Hyo-Joung Kima · Walid Amira · Surajit Chakraborty · Ju-Won Shina 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

摘要 在基于GaN的高电子迁移率晶体管（HEMTs）中，二维电子气（2DEG）的载流子输运特性，特别是饱和速度（υ_sat）和有效迁移率（μ_n_eff），是决定器件性能的关键因素。为了提升这些特性，我们进行了结构优化，包括降低Al_xGa_1-xN势垒层中的Al组分以及引入AlGaN背势垒结构。鉴于传统提取方法的局限性，我们采用跨导建模技术以更准确地提取有效迁移率和饱和速度的数值。引入AlGaN背势垒后，有效迁移率提升至748 cm²/V·s。此外，降低Al_xGa_1-xN表面势垒层中的Al...

解读: 该AlGaN/GaN HEMT载流子输运优化技术对阳光电源电动汽车驱动系统及充电桩产品具有重要价值。通过降低AlGaN势垒Al组分和引入背势垒结构,有效迁移率提升至748 cm²/V·s,可显著改善GaN功率器件的开关特性和导通损耗。该跨导建模提取方法为阳光SG系列逆变器和ST储能变流器中GaN器件...

Rohith Soman · Mohamadali Malakoutian · Kelly Woo · Thomas Andres Rodriguez · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本文报道了一种在AlGaN/GaN射频高电子迁移率晶体管（HEMT）上直接集成顶面低温合成钻石薄膜的技术，以实现器件级主动散热。通过在器件表面低温沉积高质量多晶钻石膜，显著提升了热导性能，有效降低了工作时的结温。实验结果表明，该集成方案在不牺牲射频性能的前提下，大幅改善了器件的热管理能力，延长了使用寿命并提高了功率稳定性。此方法为高功率密度微波器件的热调控提供了可行的片上解决方案。

解读: 该GaN HEMT顶面钻石散热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系列光伏逆变器中，GaN器件的高功率密度运行面临严峻的热管理挑战，该低温钻石集成方案可在不影响射频性能前提下显著降低结温，直接提升器件可靠性和功率稳定性。对于PowerTitan大型储能系统和1500V高...

Weisheng Wang · United Kingdom · Zhangjiang Laboratory · Ang Li 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

本文报道了一种基于数字刻蚀技术的E/D模式三栅AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT），实现了稳定的高温工作性能。该器件通过精确控制栅下势垒层的数字刻蚀深度，有效调节阈值电压，兼容单片集成工艺。实验结果表明，在250°C高温环境下，器件仍保持良好的开关特性与电流稳定性，漏电流抑制显著，栅极可靠性优异。该技术为高温、高密度GaN基集成电路的单片集成提供了可行方案。

解读: 该E/D模式GaN MIS-HEMT高温稳定技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。数字刻蚀技术实现的阈值电压精确调控和单片集成能力，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块设计，通过E/D模式混合集成提升驱动电路集成度，减少外围器件。250°C高温稳定运行特性满足PowerT...

Francesco De Pieri · Mirko Fornasier · Veronica Gao Zhan · Manuel Fregolent 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月

本文研究了碳化硅衬底上无缓冲层的 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的去俘获机制及其与外加偏压的关系。研究表明，当器件处于半导通状态偏置，或者在源极和漏极接地的情况下对栅肖特基结施加正向偏压时，去俘获时间常数会减小几个数量级。尽管在电荷输运和发光方面涉及完全不同的机制，但这两种偏置条件都会引发高能光子（能量 E > 2 电子伏特）的发射，这些光子可以使陷阱发生光电离，从而加速恢复过程。本文所展示的数据表明，只有在器件建模中考虑光学效应，才能对氮化镓器件的行为进行真实的描述。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）陷阱自致光电离机制的研究具有重要的技术价值。GaN器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，直接影响系统效率和可靠性。 该研究揭示的陷阱去捕获机制对我司产品优...

Xiu Zhang · Wei Ling · Junchen Liu · Hu Tao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

宽禁带半导体因其优异的电学与机械特性，在柔性电子器件中展现出巨大潜力。本文报道了通过深硅刻蚀和晶圆级衬底转移工艺制备的柔性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）阵列。器件在_VGS_＝1 V时实现最高饱和漏极电流密度达166.5 mA/mm，在_VDS_＝5 V时峰值跨导为42.6 mS/mm，并表现出良好的抗机械变形能力。此外，在面内拉伸应变下，器件性能进一步提升，归因于应变诱导的压电极化调控AlGaN/GaN异质界面二维电子气密度。该结果凸显HEMT在下一代柔性电子，尤其是生物电子...

解读: 该柔性GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有前瞻价值。研究中应力工程调控二维电子气密度提升器件性能的机制，可为ST系列储能变流器和SG逆变器中GaN器件的封装应力优化提供理论指导，通过合理设计功率模块封装结构实现应变调控以提升开关特性。柔性HEMT阵列的抗机械变形能力对新能源汽车OBC和电机...

Chengbing Pan · Wenbo Wang · Ruomeng Zhang · Xinyuan Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

p型氮化镓（p - GaN）栅极氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在包括电动汽车、雷达等在内的许多应用领域具有广阔前景。然而，p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V}_{...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）退化机制研究具有重要的战略价值。作为新一代宽禁带半导体器件，GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高温工作能力，正成为光伏逆变器和储能变流器实现高功率密度、高效率的关键技术路径。 该研究系统阐...

Tianxiang Shi · Wenyuan Zhang · Yue Lei · Yan Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月

本研究提出了一种表征氮化铝镓（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）多谐波色散效应的新方法，该色散效应包括陷阱效应和自热效应。在该方法中，设计了双脉冲测试以解耦表面和体陷阱效应以及自热效应，从而将陷阱态的表征从非工作区域扩展到工作区域。此外，还提出了相应的模型。陷阱模型考虑了不同位置的陷阱以及充放电的不对称时间常数。采用热子电路对自热效应进行建模。提出了一套完整的多谐波色散效应表征和参数提取流程。所提出的模型被集成到用于HEMT的高级SPICE模型（ASM - HEMT）中...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对AlGaN/GaN HEMT器件多谐波色散效应的表征方法具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，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。 该研究通过双脉冲测试方法解耦表面陷阱、体陷阱和自热效应，这对提升我司产品性能至关重...

Yi-Huang Chen · Sheng-Yao Chou · Ming-Chen Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

本研究对 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的阈值电压（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ </tex - math></i...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的战略意义。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为下一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接关系到我们产品的转换效率、功率密度和系统可靠性提升。 该研究揭示了p-GaN HEMT在关断应力下...

Yeke Liu · Po-Yen Huang · Chun Chuang · Sih-Han Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月

对于射频应用的硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMT）而言，衬底损耗仍是一项关键挑战。在本研究中，我们通过实验验证了氮化镓/铝镓氮（GaN/AlGaN）背势垒（BB）界面处二维空穴气（2DHG）的形成，并首次证明了其在抑制射频衬底损耗方面的重要作用。我们提出了一种二维空穴气屏蔽模型，并通过技术计算机辅助设计（TCAD）仿真进行了验证。此外，我们引入了前偏置技术，可在工作偏置条件下直接观测二维空穴气。小信号建模和S参数测量显示，与无铝镓氮背势垒的器件相比，具有铝镓氮背势垒的器...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-Si HEMT器件的2DHG背势垒技术具有重要的战略价值。该技术通过在GaN/AlGaN界面形成二维空穴气体来抑制衬底损耗，使器件的截止频率和最大振荡频率分别提升7 GHz和15 GHz，同时改善了功率增益、功率附加效率和线性度指标。 对于阳光电源的核心...

Lin Hao · Ke Xu · Hui Guo · Pengfei Shao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

本文报道了一种通过引入高介电常数（extreme-k）且具有显著介电极化的钛酸钡（BaTiO3）绝缘层来显著提升常关型AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）性能的新方法。BaTiO3的强极化效应有效增强了栅控能力，提高了器件的阈值电压稳定性和开关比。实验结果表明，该器件展现出优异的常关特性、低亚阈值摆幅和高跨导，同时漏电流抑制能力显著改善。该策略为实现高性能、高可靠性GaN基功率电子器件提供了新的技术路径。

解读: 该BaTiO3栅极工艺创新对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要价值。通过提升GaN器件的阈值电压稳定性和开关特性,可显著优化SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频开关性能,提高系统功率密度。特别是在1500V高压系统中,改进的漏电流抑制能力有助于提升产品可靠性。这种高介电常数栅极技术也可用于...

Rasik Rashid Malik · Vipin Joshi · Saniya Syed Wani · Simran R. Karthik 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

在本研究中，我们展示了通过调整异位沉积的表面钝化层的化学计量比来缓解 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的动态导通电阻问题。采用高压纳秒脉冲测量和快速开关脉冲序列进行详细实验，以分析器件的动态导通电阻行为。基于频率的分析、电致发光分析、衬底偏压依赖性分析和自热特性分析与电学表征相结合，以深入了解与动态导通电阻对表面钝化化学计量比的依赖性相关的物理机制。最后，X 射线光电子能谱、阴极发光和电容 - 电压分析表明，采用非化学计量比的 SiOX 钝化可降低表面陷...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极AlGaN/GaN HEMT器件动态导通电阻优化的研究具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频开关特性和低损耗优势，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品实现高功率密度、高效率的关键技术路径。 该研究通过调控表面钝化层（SiOX）的化学计量比，成...

Sheng-Yao Chou · Yan-Chieh Chen · Cheng-Hsien Lin · Yan-Lin Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

采用180°C下1小时的低温超临界流体氮化（SCFN）处理，成功将AlGaN/GaN MISHEMT在高场驱动条件（VD=300 V）下的电流崩塌减少了72%。经SCFN处理后，器件关态栅漏电流显著降低，击穿电压提升至710 V（@1 μA/mm），远高于未处理样品的110 V。同时，最大漏极电流、最大跨导分别提升4.6%和2.9%，导通电阻降低11.1%。性能改善归因于AlGaN表面悬键修复及Al2O3/AlGaN界面缺陷态减少。结合XPS、界面态密度（Dit）和栅漏电输运机制分析验证了该机理...

解读: 该低温氮化处理技术对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。通过SCFN工艺将电流崩塌抑制72%、击穿电压提升至710V，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计。电流崩塌的有效抑制能提升器件动态特性，降低开关损耗，对1500V高压系统和三电平拓扑尤为关键。导通电阻降低...

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

凹槽栅刻蚀是实现增强型（E 型）AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）的关键技术，因为界面易受刻蚀损伤的影响。本研究采用中性束刻蚀（NBE）技术制造凹槽栅。通过调节 NBE 设备中的孔径厚度，我们模拟了中性束模式和等离子体模式刻蚀。通过直流、噪声和脉冲电流 - 电压测量，对采用这两种模式制造的 E 型 HEMT 的电学特性进行了分析和比较。结果表明，中性束刻蚀凹槽的 HEMT 表现出更优异的性能。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项中性束刻蚀技术在增强型GaN HEMT器件制造上的突破具有重要战略意义。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心元件，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该技术通过无损伤刻蚀工艺实现增强型器件，解决了传统等离子体刻蚀导致的界面损伤问题。对于阳光电源而...

Xinyue Dai · Qimeng Jiang · Baikui Li · Haiyang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文提出了一种分段扩展 p - GaN（SEP）栅极结构，并将其应用于 p - GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中。与传统的 p - GaN HEMT 相比，SEP - HEMT 具有以下特点：1）关态泄漏电流降低，击穿电压提高，这归因于扩展 p - GaN（EP）区域实现了电场分布的优化；2）分段架构抑制了寄生效应，从而改善了动态特性。通过脉冲 I - V 测量研究了器件的动态行为，结果表明，在评估的结构中，SEP - HEMT 的动态退化最小。电致发光（EL）表征显...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项分段延伸p-GaN栅极结构的GaN HEMT技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，常关型（Normally-Off）GaN器件是实现高效率、高功率密度系统的关键突破点。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，降低的关态漏电流和提升的击穿电压...

John Niroula · Qingyun Xie · Elham Rafie Borujeny · Shisong Luo 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

本研究展示了一款按比例缩小（栅长 \(L_{\text {g}} = 50\) 纳米、栅源间距 \(L_{\text {gs}} = 270\) 纳米、栅漏间距 \(L_{\text {gd}} = 360\) 纳米）的射频（RF）AlGaN/GaN 金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT），该晶体管在 500°C 时的电流密度达到创纪录的 1.16 安/毫米，对应的开态电流与关态电流比（\(I_{\text{on}}/I_{\text{off}}\)）为 9。该器件采用等离子体...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项高温GaN MISHEMT技术具有重要的战略价值。该研究实现了500°C环境下1.16 A/mm的创纪录电流密度，这对我们在光伏逆变器和储能系统中广泛应用的功率半导体技术升级具有显著意义。 在光伏逆变器领域，高温工作能力直接关系到系统可靠性和成本优化。当前我们的产品在...

Ling Lv · Changjuan Guo · Muhan Xing · Xuefeng Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

本文从实验和TCAD仿真两方面系统研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在关态、半开态和开态下的单粒子效应（SEEs）。实验结果表明，重离子辐射对处于关态的器件造成的损伤最为严重。随着漏源电压的增加，可观察到单粒子效应引发的无损伤、漏电退化和灾难性失效三个区域。仿真结果显示，关态下的峰值电场最大，且在高电压偏置下电流收集现象更为显著，这进一步证实了关态下单粒子效应的严重性。研究表明，关态下的高单粒子瞬态电流会对器件造成永久性损伤，导致器件漏电流增加。

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于AlGaN/GaN HEMT器件单粒子效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，但其在极端环境下的可靠性一直是工程应用的关键考量。 该研究系统揭示了GaN HEMT在不同偏置...

Tao Zhang · Junjie Yu · Heyuan Chen · Yachao Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本文报道了一种在SiC衬底上制备的具有AlN超晶格背势垒结构的双通道AlGaN/GaN肖特基势垒二极管。通过引入AlN超晶格作为背势垒，有效抑制了二维电子气向衬底方向的扩展，增强了载流子 confinement 效应，提升了器件的反向阻断能力与正向导通性能。该结构实现了高击穿电压与低泄漏电流的优异平衡。实验结果表明，器件具有较低的开启电压和高电流密度，同时反向击穿电压显著提高。该设计为高性能GaN基功率二极管的发展提供了可行方案。

解读: 该双通道AlGaN/GaN肖特基二极管技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。AlN超晶格背势垒结构可显著提升GaN器件的击穿电压和导通特性,这对SG系列1500V光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频化设计至关重要。特别是在三电平拓扑中,该技术可用于优化快恢复二极管的性能,有助于提升系统效率和...

Yuxi Zhou · Jiejie Zhu · Bowen Zhang · Qiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月

本文展示了用于低压应用的、基于6英寸硅衬底且具有出色射频性能的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。采用金属有机化学气相沉积法再生长n⁺ - InGaN欧姆接触，整片晶圆上的欧姆接触电阻平均值达到<0.08 Ω·mm。该器件栅长为220 nm，源漏间距为2.2 μm，饱和电流高达1689 mA/mm，峰值跨导为436 mS/mm。将晶圆减薄至100 μm后，对栅宽（Wg）为2×100 μm的HEMT在3.6 GHz下进行负载牵引测量，结果表明，在5 - 15 V的低漏极电压（Vd）下...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文展示的基于6英寸硅基底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）技术具有重要的战略参考价值，但其应用方向与我司核心产品存在显著差异。 该技术的核心优势在于低电压（5-15V）下的射频性能优化，在3.6GHz频段实现了业界领先的功率密度（最高4.35W/mm）...