GaN基毫米波功率器件与材料基础与关键技术研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

GaN基毫米波功率器件与材料基础与关键技术研究

项目名称：GaN基毫米波功率器件与材料基础与关键技术研究
项目类别：重大项目
批准号：60890191
申请代码：F0404
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2009-01-01-2012-12-31

项目负责人：叶甜春
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院微电子研究所
批准年度：2008

中文摘要：

通过对GaN基毫米波器件的短沟道效应以及强场下二维电子气输运机理和器件特性、界面散射对2DEG迁移率和饱和漂移速度的影响、缓冲层漏电、2DEG的限域特性和输运行为规律、GaN基毫米波器件表面/界面物理特性、低损伤凹槽栅刻蚀机理和技术以及损伤形成和抑制的机理等关键科学问题和技术的研究，解决限制GaN基毫米波功率器件的材料设计生长、器件理论和工艺技术等问题，研制出拥有自主知识产权的GaN基毫米波微电子材料，突破毫米波GaN器件关键工艺，开发出具有自主知识产权的GaN基毫米波器件工艺流程，器件的ft>100 GHz，Ka波段输出功率密度达到5-10 W/mm，PAE大于30％，增益大于6dB；发表学术论文30篇以上，获得/申请发明专利10项。

中文主题词：氮化镓；毫米波；功率；；

英文摘要：

GaN；millimeter wave；power；；

英文主题词： GaN；millimeter wave；power；；

结论摘要：

本课题通过对GaN基毫米波器件的短沟道效应以及强场下二维电子气输运机理和器件特性、 AlGaN/GaN异质结构的外延生长动力学及其与材料宏观电学性质的内在联系、异质界面量子阱的精细能带结构和2DEG空间分布及其调控规律、2DEG的输运行为规律研究、GaN基毫米波器件表面/界面物理特性、低损伤凹槽栅刻蚀机理、技术以及损伤形成和抑制的机理研究，场板结构的各参数与器件电场分布、击穿特性、频率特性等内在联系与规律等关键科学问题和技术的研究，解决限制GaN基毫米波功率器件的主要材料设计生长、器件理论和工艺技术等问题课题研制成功（1）研制出拥有自主产权的GaN基毫米波微电子材料室温2DEG迁移率达到2300cm2/V.s，二维电子气浓度（ns）与迁移率（μ）的乘积ns×μ≥2×1016/V？s。AlGaN/GaN HEMT结构材料的平均方块电阻＜300Ω/□ ，不均匀性小于3%，加快毫米波大功率GaN基 HEMT结构材料的实用化进程；（2）建立GaN基毫米波器件和材料性能的表征方法和互动体系，提出GaN基毫米波器件等比例缩小原则和设计规则；（3）突破毫米波GaN器件关键工艺，开发出成套拥有自主产权的GaN基毫米波器件工艺流程，GaN基毫米波HEMT器件的fT=135GHz，Ka波段输出功率密度达到5.25W，脉冲6.65/mm；（4）建立Ka波段以上GaN HEMT毫米波功率器件的小信号和大信号模型。（5）发表学术论文73篇，获得/申请发明专利30项，培养博士研究生12人。本课题是整个项目的核心课题和基础，是整个项目预期成果的主要体现,课题积极结合课题二、三可靠性和新结构的研究成果，并将其溶于课题研究中，加速GaN材料生长、器件结构和器件理论的研究水平，全面提升GaN基毫米波功率器件特性。课题取得一批重要成果，形成完整的、具有自主知识产权的、从材料到电路的宽禁带半导体创新价值链，实现从GaN 毫米波材料、器件制备工艺的全面突破，为我国宽禁带半导体电子器件的创新跨越发展奠定科学基础。

成果综合统计