近日，南边科技年夜学深港微电子学院传授在洪宇课题组及助理传授李携曦课题组于宽禁带半导体功率及传感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、以和角度及压力传感器件。相干结果别离发表在国际微电子器件顶级期刊IEEE Electron Device Letters及IEEE Transactions on Electron Devices。

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，在洪宇团队于IEEE Electron Device Letters上以“Normally-OFF AlGaN/GaN MIS-HEMTs with Low RON and VthHysteresis by Functioning In-situ SiNxin Regrowth Process”为题的论文中，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。

图1：GaN凹栅MIS-HEMT器件布局和电学表征成果

南科年夜深港微电子学院博士研究生何佳琦为论文第一作者，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。

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。在洪宇传授团队以“p-GaN Gate HEMTs With 10.6 V Maximum Gate Drive Voltages by Mg Doping Engineering”为题发表于IEEE Transactions on Electron Devices，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，以“Determination of the Gate Breakdown Mechanisms in p-GaN Gate HEMTs by Multiple-Gate-Sweep Measurements” 为题发表于IEEE Transactions on Electron Devices，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。

图2：p-GaN HEMT器件布局和持久靠得住性表征成果

图3：p-GaN HEMT器件差别击穿机制表征成果

南科年夜深港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。

李携曦课题组研究提出将具备发光及光探测能力的微型氮化镓器件与装有乙醇的容器集成。乙醇于扭转历程中调治内反射光量，片上探测器孕育发生光电流旌旗灯号，以显示响应的角度变化。器件尺寸为5妹妹×5妹妹×4妹妹，从四个片上探测器测患上的光电流可用在鉴别0–360°的全角度规模，并展示出0.33 s的相应时间。

图4：(a)封装后的器件图；(b)光电流随扭转角变化的曲线。

相干结果以“III-Nitride Microsensors for 360°Angle Detection”为题发表在IEEE Electron Device Letters上，并当选为当期Editors Pick。论文第一作者为南科年夜深港微电子学院2021级博士生尹嘉豪。

李携曦课题组提出于氮化镓单片上集成光源及光检测器，并与具备微布局的PDMS薄膜集成，实现微型压力传感器。施加外界压力时，带有微圆顶阵列布局的PDMS薄膜与氮化镓芯片的接触面积增长，从而转变光流传路径及光电流值。传感器件尺寸为2妹妹×2妹妹×0.4妹妹，相应时间小在5 ms，与文献报导比拟具备较高的敏捷度，并经由过程18,000次轮回实验验证了其不变性。此外，其于可穿着运用中的及时监控能力已经获得试验证实。

图5：固定于人体腹部的器件(a)前视图及(b)侧视图；(c)于差别的身体运动下丈量的光电流变化。

相干结果以“A Chip-Scale GaN-Based Optical Pressure Sensor With Microdome-Patterned Polydimethylsiloxane (PDMS)”为题发表于IEEE Electron Device Letters上。论文配合第一作者为南科年夜深港微电子学院2021级联培博士生安小帅及2018级本科生罗雨萌。

以上五篇文章，南科年夜均是论文第一单元。

论文链接：

一、https://ieeexplore.ieee.org/document/9706449

二、https://ieeexplore.ieee.org/document/9737317

三、https://ieeexplore.ieee.org/document/9354065

四、https://ieeexplore.ieee.org/document/9698208

五、https://ieeexplore.ieee.org/document/9509502