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基于HfAlOx电荷俘获层介质与原位O3处理的InAlN/GaN MIS-HEMT器件栅极漏电流和击穿电压的改善
Improved gate leakage current and breakdown voltage of InAlN/GaN MIS-HEMTs by HfAlOx-based charge-trapping layer dielectric and _in situ_ O3 treatment
Fangzhou Du · Yang Jiang · Hong Kong · Peiran Wang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种通过引入HfAlOx基电荷俘获层介质并结合原位O3处理，显著改善InAlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）性能的方法。该工艺有效抑制了栅极漏电流，同时提升了器件的击穿电压。HfAlOx层可捕获界面正电荷，降低电场峰值，而原位O3处理则优化了介质/半导体界面质量，减少缺陷态密度。实验结果表明，器件的栅极泄漏电流显著降低，反向击穿电压大幅提高，为高性能GaN基功率器件的研制提供了可行的技术路径。
解读: 该研究的HfAlOx介质与O3处理工艺对阳光电源的GaN功率器件开发具有重要参考价值。通过降低栅极漏电流和提高击穿电压,可显著提升GaN器件在高频应用场景下的可靠性,特别适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频DC-DC模块。该技术可优化阳光电源产品的功率密度和转换效率:在光伏逆变器中可实...
通过兼容势垒层的选择性等离子体氧化实现含GaON背栅帽层的高性能GaN HEMT
High-performance GaN HEMTs with GaON under-gate cap layer via barrier-friendly selective plasma oxidation
作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
肖特基栅太赫兹高电子迁移率晶体管在使用超薄势垒层时易受金属诱导隙态（MIGS）影响，导致栅极漏电和电子散射，劣化输运特性。虽然氧等离子体氧化InAlN势垒可缓解MIGS，但会引入缺陷与杂质散射，损害沟道性能。本研究利用GaN与InAlN之间热力学氧化选择性差异，选择性地将栅下GaN帽层转化为宽带隙氮氧化镓（GaON），同时保持InAlN势垒完整。该兼容势垒层方法在不牺牲沟道质量的前提下抑制MIGS，实现了接近理论极限的本征电子有效速度（veff,i = 2.2×10⁷ cm/s），并获得创纪录射...
解读: 该GaON背栅帽层GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。240/530 GHz的fT/fmax性能和2.2×10⁷ cm/s的电子速度，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的开关频率至MHz级，降低磁性元件体积30%以上，提高功率密度。选择性等离子体氧化工艺保持势垒层完...
用于金星及其他高温应用的InAlN/GaN圆形晶体管研究
Investigation of InAlN/GaN Circular Transistors for Venus and Other High-Temperature Applications
Savannah R. Eisner · Yi-Chen Liu · Jared Naphy · Ruiqi Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
本研究考察了耗尽型In₀.₁₈Al₀.₈₂/GaN-on-Si圆形高电子迁移率晶体管（C - HEMT）在高温环境下的性能和长期可靠性。晶体管在空气中472 °C以及模拟金星条件（超临界二氧化碳，1348 psi）下465 °C的环境中运行了5天。加热过程中，在空气和金星表面条件下均观察到最大漏极电流（$I_{\textit {D}\text {,max}}$）减小以及阈值电压（$V_{TH}$）正向漂移。导通/关断电流比（$I_{\text {ON} }$/$I_{\text {OFF} }$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项InAlN/GaN圆形晶体管的极端环境可靠性研究具有重要的技术参考价值。虽然研究聚焦于金星表面等极端应用场景，但其核心技术突破对我们在光伏逆变器和储能系统中面临的高温挑战具有直接启示意义。 该研究验证了InAlN/GaN HEMT器件在472°C高温下连续5天运行的可...
基于碳化硅、硅和蓝宝石衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管的最大、有效和平均热阻
Maximum, effective, and average thermal resistance for GaN-based HEMTs on SiC, Si and sapphire substrates
Kaushik Shivanand Powar · Venkata Komalesh Tadepalli · Vaidehi Vijay Painter · Raphael Sommet 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
摘要 本文采用TCAD仿真方法，报道了在碳化硅（SiC）、硅（Si）和蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN和InAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的最大、有效和平均热阻（RTH）。在验证了仿真的I-V特性之后，通过自加热（SH）引起的沟道温度升高（ΔT）随耗散功率（PD）变化的关系曲线提取热阻RTH。最大热阻（RTHmax）决定了HEMT在较高功耗下的可靠性，因此提取了沟道峰值温度（Tmax）。将仿真的ΔTmax-PD曲线与文献中每种HEMT结构的结果进行了比较。所估算的RTHmax与已...
解读: 该GaN HEMT热阻分析技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示SiC基底GaN器件具有最优热管理性能,可指导SG系列光伏逆变器和ST储能PCS的功率模块设计优化。通过精确区分最大、有效和平均热阻,能提升三电平拓扑中GaN/SiC器件的可靠性评估精度,优化散热设计裕量。该TCAD仿真方法可...