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缺陷演化对14 MeV中子辐照后AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响
The impact of defect evolution on the electrical performance of AlGaN/GaN HEMT after 14-MeV neutron irradiation
Von Bardeleben · Van De Walle · China Machine Press · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
研究了14 MeV中子辐照及退火处理对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）电学性能与缺陷演化关系的影响。随着辐照注量增加，器件的漏极电流、跨导及载流子浓度显著下降，而反向栅泄漏电流上升。通过深能级瞬态谱技术分析发现，中子辐照引入了多个深能级缺陷，其浓度随注量增加而升高，且在退火过程中部分缺陷发生转化或湮灭。研究表明，位移损伤导致的点缺陷及其演化进程是电学性能退化的主要机制，为HEMT在辐射环境中的可靠性评估提供了重要依据。
解读: 该GaN HEMT中子辐照损伤机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的深能级缺陷演化规律可指导SG系列光伏逆变器、ST储能变流器及电动汽车驱动系统中GaN器件的可靠性设计。针对辐照引起的载流子浓度下降、栅泄漏增加等退化机制，可优化器件筛选标准和老化测试方案。退火处理对缺陷的修复效应...
超宽禁带半导体器件的新兴热学计量技术
Emerging thermal metrology for ultra-wide bandgap semiconductor devices
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...
III族氮化物中点缺陷扩散：GaN/InGaN量子阱结构热退化和非辐射复合的关键机制
Point defect diffusion in III-nitrides: A key mechanism for thermal degradation and non-radiative recombination in GaInN/GaN quantum well structures
Ajmal Khan · Van De Walle · Cambridge University Press · Den Baars 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
基于III族氮化物的光电器件在高温下表现出多种形式的热退化现象，但其机理尚不明确。本文研究了不同发光波长的GaN/InGaN单量子阱结构中的非辐射载流子寿命及其与生长条件的关系。结果表明，随着缓冲层和包覆层生长温度的降低，非辐射寿命呈指数增长。研究表明，点缺陷扩散导致的非辐射复合是III族氮化物生长过程中普遍存在的机制，并可能是量子阱上方外延层（如p型层）生长及退火后热退化的主要原因。通过有效调控点缺陷扩散可提升器件性能与可靠性。
解读: 该研究揭示的GaN器件点缺陷扩散机制对阳光电源功率器件应用具有重要指导意义。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN功率器件需承受高频开关和温度循环应力，点缺陷扩散导致的热退化直接影响器件长期可靠性。研究提出的通过降低外延层生长温度抑制缺陷扩散的方法，可指导阳光电源在GaN模块选型时关注外延工艺参...