1 北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
2 中国移动通信集团广东有限公司 惠州分公司, 广东 惠州 516000
铁电材料作为感光功能薄膜的红外器件研究近年来十分活跃, 其良好的压电、铁电、热释电、光电及非线性光学特性以及能够与半导体工艺相集成等特点, 在微电子和光电子技术领域有着广阔的应用前景。实验将铁电材料锆钛酸铅作为感光层与GaN 基高电子迁移率晶体管（HEMT)相结合, 成功地制备出了感光栅极GaN基HEMT器件, 并在波长为365 nm的光照下进行探测, 经大量实验测试后发现器件在该波段的光照下饱和电流达到28 mA, 相比无光照时饱和电流提高12 mA。另外, 通过合理改变器件结构尺寸, 包括器件栅长以及栅漏间距, 发现随着栅长的增大, 器件的饱和输出电流依次减小, 而栅漏间距的变化对阈值电压以及饱和电流的影响并不大。由此可知, 改变器件结构参数可以达到提高器件性能的目的并且可以提高探测效率。
高电子迁移率晶体管 感光栅极 器件结构 光伏效应 high electron mobility transistor photo gate device structure photovoltaic effect
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京100124
GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有异质结界面处的高二维电子气(2DEG)浓度、宽禁带、高击穿电压、稳定的化学性质以及高的电子迁移率, 这些特性使它发展起来的传感器件在灵敏度、响应速度、探测面、适应恶劣环境上具备了显著的优点。本文首先围绕GaN基HEMT的基本结构发展起来的两类研究成熟的传感器, 对其结构、工作机理、工作进展以及优缺点进行了探讨与总结; 而后, 着重从改变器件材料及优化栅结构与栅上材料的角度, 阐述了3种GaN基HEMT新型传感器的最新进展, 其中, 从材料体系、关键工艺、探测结构、原理及新机理方面重点介绍了GaN基HEMT光探测器; 最后, 探索了GaN基HEMT传感器件未来的发展方向。
AlGaN/GaN异质结 GaN基HEMT传感器 栅结构 光探测器 AlGaN/GaN heterojunction 2DEG 2DEG GaN-based HEMT sensor gate structure photodetector
1 北京工业大学 北京光电子技术实验室, 北京 100124
2 电子科技大学 中山学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 中山 528400
为了深入研究氮化镓薄膜的压电效应和机械特性, 基于气体直接吸收红外辐射的原理, 将基于氮化镓悬空隔膜的充气微腔红外传感器项目作为背景, 以氮化镓/铝镓氮薄膜作为敏感单元, 在材料力学以及压电效应方面, 采用有限元分析软件ANSYS 14.0进行了理论分析和验证, 取得了薄膜形状、厚度和面积等尺寸与压电薄膜输出电压以及薄膜灵敏度的逻辑关系数据, 验证了薄膜力-电信号转换机制可行性。结果表明, GaN薄膜材料具有良好的压电特性以及线性度, 有助于对探测器输出信号进行准确的预测, 并进行温度补偿, 突出GaN材料在应用中的优势。此研究对设计性能良好、灵敏度高的微腔红外传感器是有帮助的。
薄膜 输出电压 机械应力 压电效应 thin films output voltage ANSYS 14.0 ANSYS 14.0 mechanical force piezoelectic effect
1 北京工业大学电控学院 光电子技术实验室,北京100124
2 电子科技大学中山学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室,广东 中山528402
研究了多层Ti/Al结构电极对GaN/AlGaN HEMT欧姆接触特性及表面形态的影响。采用传输线模型对各结构电极的比接触电阻率进行了测量，采用扫描电子显微镜对电极表面形态进行扫描。实验结果显示，在同样的退火条件下，随着Ti/Al层数的增加，比接触电阻率逐渐减小，表面形态趋于光滑；降低Ti/Al层的厚度会加剧Au向内扩散而增加比接触电阻率，但能稍微改善表面形态；Ti比例过高会影响TiN的形成导致比接触电阻率增加，但能明显改善表面形态。
高电子迁移率晶体管 欧姆接触 退火 比接触电阻率 high electron mobility transistor Ohmic contact annealing specific contact resistance
1 北京工业大学电子信息与控制工程学院 光电子技术实验室,北京100124
2 电子科技大学中山学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室,广东 中山528402
GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有大的禁带宽度、高电子饱和速度、异质结界面的高二维电子气浓度、高击穿电压以及高的热导率，这一系列特性使它在高频、高功率、高温等领域得到了广泛的认可。本文首先论述了制约氮化镓高电子迁移率晶体管器件性能提高所遇到的问题及解决方法；然后，着重从优化材料结构设计和器件结构设计的角度，阐述了氮化镓高电子迁移率晶体管器件在高频高功率领域的最新研究进展；最后，讨论了器件进一步发展的方向。
高电子迁移率晶体管 氮化镓 高频 结构设计 high electron mobility transistor GaN high-frequency structural design
