近日，南边科技年夜学工学院国度树模性微电子学院在洪宇院长团队于宽禁带半导体质料及器件范畴取患上主要进展，特点研究结果包括免刻蚀常关型GaN凹栅MIS-HEMT器件、具备持久事情靠得住性的p-GaN HEMT器件和新型栅极击穿丈量要领、实现低磁滞及高不变性的HfO2/GaN MIS-HEMT器件、切确节制InAlN/GaN异质布局刻蚀深度及外貌描摹的新型原子层刻蚀技能，以和高机能Ga2O3功率二极管束备。相干论文结果别离发表在国际微电子器件顶级期刊IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Electron Devices、Journal of Vacuum Science and Technology B以和Materials Science in Semiconductor Processing。

免刻蚀常关型GaN凹栅MIS-HEMT器件

GaN作为新一代半导体质料，相较在传统硅、锗质料，于禁带宽度、击穿电场、饱及速率、热导率等方面具备较着的上风，于智能电网、电动汽车驱动、开关电源、5G通信及雷达等高频高功率范畴具备广漠的运用远景。基在高功率电源电路对于常关型GaN器件的需求，在院长团队开发了两种新型的选择性区域再生长技能，联合高质量原位SiNx钝化和原子层沉积工艺，制备了一系列高机能的免刻蚀常关型GaN凹栅MIS-HEMT器件。该事情有用按捺了二次外延及原位SiNx工艺制备常关型GaN HEMT的技能缺陷，实现了超低的导通电阻和阈值电压迟滞，为开发低毁伤常关型GaN功率器件提供了翔实的理论引导及技能撑持。

论文[1]中GaN凹栅MIS-HEMT器件布局和电学表征成果

相干结果以“Normally-OFF AlGaN/GaN MIS-HEMTs with Low RONand VthHysteresis by Functioning In-situSiNxin Regrowth Process”[1]为题发表在IEEE Electron Device Letters上（IF：4.187），南科年夜微电子学院博士研究生何佳琦为本论文第一作者，本事情获得了广东省科学技能厅及深圳科技立异委员会的项目撑持。

[1] J.He,Q. Wang, G. Zhou, W. Li, Y. Jiang, Z. Qiao, C. Tang, G. Li*, and H. Yu*, Normally-OFF AlGaN/GaN MIS-HEMTs with Low RONand VthHysteresis by Functioning In-situSiNxin Regrowth Process ,IEEEElectron Device Letters, vol. 43, no. 4, pp. 529-532, 2022

论文DOI：10.1109/LED.2022.3149943

具备持久事情靠得住性的p-GaN HEMT器件和新型栅极击穿丈量要领

今朝高功率电源电路中的开关管凡是采用p-GaN型栅常关型HEMT器件，但这类已经经实现贸易化出产的器件布局仍存于必然问题：因为布局上与高k栅介质不兼容，其栅极击穿电压凡是较低；于较高的栅极驱动电压前提下，其持久事情靠得住性不足，器件轻易毁坏。栅极击穿电压和其靠得住性作为功率开关器件的焦点机能，于工业出产和现实运用中具备主要研究价值。在院长团队经由过程调控p-GaN于外延生长历程中的参数，有用降低了栅金属/p-GaN肖特基结的尖峰电场，制备出于10.6 V栅极驱动电压下具备10年事情靠得住性的常关型HEMT器件。基在对于p-GaN HEMT器件栅极击穿特征的研究，提出了一种新型的栅极击穿丈量方式，可以或许将p-GaN器件的肖特基势垒击穿、PN结击穿和钝化层击穿特征自力表征，为研究p-GaN器件靠得住性提供了一条新的思绪。

论文[2]中p-GaN HEMT器件布局和持久靠得住性表征成果

论文[3]中p-GaN HEMT器件差别击穿机制表征成果

相干结果以“p-GaN Gate HEMTs With 10.6 V Maximum GateDrive Voltages by Mg Doping Engineering”[2]及“Determination of the Gate Breakdown Mechanisms in p-GaN Gate HEMTs by Multiple-Gate-Sweep Measurements” [3]为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices上（IF：2.917），南科年夜微电子学院博士研究生周广楠为两篇论文的第一作者，本事情获得了广东省科学技能厅及深圳科技立异委员会的项目撑持。

[2] G.Zhou, F. Zeng, R. Gao, Q. Wang, K. Cheng, L. Li,P. Xiang, F. Du, G. Xia*, and H. Yu*, p-GaN Gate HEMTs With 10.6 V Maximum GateDrive Voltages by Mg Doping Engineering ,IEEETransactionsonElectron Devices,Mar. 2022.

论文DOI：10.1109/TED.2022.3157569

[3] G. Zhou,F. Zeng,Y. Jiang,Q. Wang,L. Jiang,G. Xia*,H. Yu*, Determination of the Gate Breakdown Mechanisms in p-GaN Gate HEMTs by Multiple-Gate-Sweep Measurements , IEEETransactionsonElectron Devices,68, 4 (2021)

论文DOI：10.1109/TED.2021.3057007

低磁滞及高不变性的HfO2/GaN MIS-HEMT器件

于半导体器件中，高k质料作为栅极介质，可以有用按捺栅泄电、晋升栅控能力。对于在GaN来讲，高k质料氧化铪（HfO2）具备高击穿场强及栅介质电容，而且及GaN具备充足的能带偏移，使其较之其它GaNMIS-HEMT经常使用栅介质（如Al2O三、SiO2及SiNx等）来讲，有巨年夜的运用潜力。然而，今朝经常使用的原子层沉积技能（ALD）制备的HfO2/GaN界面，具备高缺陷密度的错误谬误，成了HfO2于GaN器件运用上的拦阻。在院长团队对于HfO2的沉积前提举行探索，经由过程臭氧预处置惩罚，年夜年夜降低了HfO2/GaN的缺陷密度，测试成果注解，器件具备低磁滞、低器件关态泄电及高开关比的特征，实现了高机能、高靠得住性的GaN MIS-HEMT器件。

论文[4]中经由过程臭氧预处置惩罚的HfO2/GaN界面TEM横截面图及电学量测表征成果

相干结果以“Low trap density of oxygen-rich HfO2/GaN interface for GaN MIS-HEMT applications”[4]为题发表在Journal of Vacuum Science and Technology B上（IF：1.416），南科年夜微电子学院博士研究生郑韦志为本文的第一作者，本事情获得了广东省科学技能厅及深圳科技立异委员会的项目撑持。

[4] W.-C. Cheng, J. He, M. He, Z. Qiao, Y. Jiang, F. Du, X. Wang, H. Hong, Q. Wang*, and H. Yu*, Low trap density of oxygen-rich HfO2/GaN interface for GaN MIS-HEMT applications, Journal of Vacuum Science Technology B, vol. 40, no. 2, p. 022212, 2022/03/01 2022

论文doi: 10.1116/6.0001654.

InAlN/GaN异质布局刻蚀深度及外貌描摹高精度可控的新型原子层刻蚀技能

In0.17Al0.83N/GaN异质结具备无应力及强自觉极化的特征，相干器件具备高靠得住性、超高输出电流密度及有用按捺短沟道效应的特色，于GaN基射频及功率器件中具备较年夜的潜力，于卫星通讯、无线基础举措措施、消费电子、数据中央电力体系等标的目的具备很好的运用远景。此中，刻蚀技能于高机能InAlN/GaN基器件的制备中起到了主要的作用，在院长团队经由过程研究O2/BCl3原子层刻蚀（ALE）技能于InAlN/GaN异质布局的运用，并联合AlN插入层，初次提出具备自住手效应的、刻蚀深度可控的超低毁伤InAlNALE技能，展现了ALE刻蚀机理及自住手效应机理，使更高机能InAlN/GaN基器件的设计及制备成为可能。

论文[5]中InAlN/GaN异质布局ALE工艺流程图，刻蚀后外貌描摹对于比，刻蚀深度曲线，基在XPS及TEM/EDX的相干机理研究成果

相干结果以“Atomic layer etching technique for InAlN/GaN heterostructure with AlN etch-stop layer” [5]为题发表在Materials Science in Semiconductor Processing上（IF：3.927），南科年夜微电子学院本科生杜方洲及深港微电子学院拜候学生蒋洋为本文配合第一作者，本事情获得了广东省科学技能厅及深圳科技立异委员会的项目撑持。

[5] F.Du#, Y. Jiang#, Z. Qiao, Z. Wu, C. Tang, J. He, G. Zhou, W.C. Cheng, X. Tang, Q. Wang*,H. Yu*, Atomic layer etching technique for InAlN/GaN heterostructure with AlN etch-stop layer , Materials Science in Semiconductor Processing, 143,106544(2022).

论文DOI：10.1016/j.mssp.2022.106544

高机能Ga2O3功率二极管束备要领

跟着对于新能源汽车、高铁以和一些极度情况下运用的需求增长，对于应相干范畴电力体系的高压高功率、抗辐射耐高温的高机能半导体电子器件愈来愈遭到存眷。氧化镓（β-Ga2O3）具备超宽禁带宽度（~4.9 eV）、高击穿电场（～8 MV/cm）、高的热不变性及化学不变性等特色，而且可以经由过程经济高效的熔体法制备技能举行单晶生长，具备年夜范围低成本制造的潜力，被认为是将来支撑能源、信息、交通、制造、国防等范畴快速成长的新一代半导体质料。此中，二极整流管是表现Ga2O3上风的一个主要运用，在院长团队经由过程于Ga2O3二极管的肖特基界面插入一层铝反映层，晋升了器件金属半导体界面的质量，取患了超低的亚阈值摆幅，降低了泄电，改善了器件的均一性及良率。

论文[6]中Ga2O3功率二极管界面TEM图、EDS元素阐发和其电学测试成果

相干结果以“Improvement of β-Ga2O3MIS-SBD Interface Using Al-Reacted Interfacial Layer” [6]为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices上（IF：2.917），南科年夜微电子学院博士研究生何明浩为第一作者，本事情获得了广东省科学技能厅及深圳科技立异委员会的项目撑持。

[6] M. He,W. C. Cheng,F. Zeng,Z. Qiao,Y. C. Chien,Y. Jiang,W. Li,L. Jiang,Q. Wang,K. W. Ang*,H. Yu*, Improvement of β-Ga2O3MIS-SBD Interface Using Al-Reacted Interfacial Layer , IEEE Transactions on Electron Devices, 68,7 (2021).

论文DOI：10.1109/TED.2021.3081075

在洪宇传授课题组接待优异的本科生、研究生及博士后插手。