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第三代半导体及氮化镓(GaN)材料分析
1
作者 李杰 王友旺 《集成电路应用》 2023年第10期326-328,共3页
阐述第三代半导体及氮化镓(GaN)材料制备工艺,以及第三代半导体在全球和国内的发展情况,分析氮化镓(GaN)材料的特征和氮化镓半导体材料的应用,包括在通信系统、功率半导体、军事用途、电子学中的应用。
关键词 第三代半导体 碳化硅(SiC) 氮化镓(gan)
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氮化镓高电子迁移率晶体管的物理失效分析技术研究进展
2
作者 安蒙恩 修慧欣 《应用物理》 2023年第6期274-290,共17页
氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMTs)由于具有高截止频率、高工作电压和工作温度范围广泛等特点,越来越多地应用于高频和高功率器件等电力电子领域。然而,在实际应用中,在高温高压等极端情况下,GaN HEMTs会出现退化甚至失效,这使得... 氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMTs)由于具有高截止频率、高工作电压和工作温度范围广泛等特点,越来越多地应用于高频和高功率器件等电力电子领域。然而,在实际应用中,在高温高压等极端情况下,GaN HEMTs会出现退化甚至失效,这使得失效后器件的物理分析对于提高可靠性和进一步的器件优化至关重要。本文介绍了分析器件失效机制的分析方法,对失效后物理表征技术工作原理、表征范围及研究进展方面进行了简要综述,为进一步提高器件可靠性和器件的进一步优化提供了参考。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 高电子迁移率晶体管(HEMT) 物理失效分析技术
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用于GaN基HEMT栅极金属TiN的ICP刻蚀工艺
3
作者 高阳 周燕萍 +3 位作者 王鹤鸣 左超 上村隆一郎 杨秉君 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期136-143,共8页
GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)在射频(RF)通信及新能源汽车领域有着巨大的应用潜力。TiN材料因其良好的热稳定性、化学稳定性及工艺兼容性,可用作GaN基HEMT的栅极材料。采用ULVAC公司生产的NE-550型电感耦合等离子体(ICP)刻蚀设备对Ti... GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)在射频(RF)通信及新能源汽车领域有着巨大的应用潜力。TiN材料因其良好的热稳定性、化学稳定性及工艺兼容性,可用作GaN基HEMT的栅极材料。采用ULVAC公司生产的NE-550型电感耦合等离子体(ICP)刻蚀设备对TiN材料进行了干法刻蚀工艺的研究。采用光刻胶作为刻蚀掩膜,Cl_(2)和BCl_(3)混合气体作为工艺气体,通过调整工艺参数,研究了ICP源功率、射频(RF)偏压功率、腔体压力、气体体积流量以及载台温度对TiN刻蚀速率和侧壁角度的影响。最后通过优化工艺参数,得到了TiN刻蚀速率为333 nm/min,底部平整且侧壁角度为81°的栅极结构。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 高电子迁移率晶体管(HEMT) 电感耦合等离子体(ICP)刻蚀 TIN Cl2和BCl3混合气体 栅极结构 新能源汽车
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基于新型半导体材料氮化镓(GaN)的全桥逆变实验装置
4
作者 李宇 曹桂梅 《科教导刊(电子版)》 2018年第9期270-270,共1页
针对传统小型逆变器存在功率密度低、转换效率低及体积较大的问题,本文提出一种基于新型半导体材料氮化镓(GaN)的全桥拓扑分析,在分析氮化镓(GaN)GS66502的等效电路基础上。
关键词 氮化镓(gan) 全桥拓扑 逆变器
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基于干法刻蚀技术的氮化镓MEMS加工工艺(英文) 被引量:1
5
作者 杨振川 吕佳楠 +1 位作者 闫桂珍 陈敬 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2011年第1期78-82,共5页
氮化镓(GaN)材料已成功应用于光电子器件、高频功率器件等领域.近年来,由于GaN优异的材料特性,例如机械、热、化学稳定性以及生物兼容性等,使基于GaN的微机电系统(MEMS)得到了学术界的广泛关注.针对氮化镓MEMS结构的有效的图形化及释放... 氮化镓(GaN)材料已成功应用于光电子器件、高频功率器件等领域.近年来,由于GaN优异的材料特性,例如机械、热、化学稳定性以及生物兼容性等,使基于GaN的微机电系统(MEMS)得到了学术界的广泛关注.针对氮化镓MEMS结构的有效的图形化及释放技术是工艺研究的重点.设计、采用了一种全干法刻蚀技术,实现了(111)晶向硅衬底上的氮化镓基MEMS微结构的加工制造.利用提出的工艺方案,实现了多种悬浮GaN微结构的加工与测试表征实验.通过电子扫描显微镜(SEM)和光学轮廓仪进行了基本形貌表征;利用微拉曼光谱实验进行了加工结构的残余应力表征. 展开更多
关键词 干法刻蚀 氮化镓(gan) MEMS
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氢化物气相外延氮化镓衬底的制备研究
6
作者 陈洪建 张维连 +1 位作者 陈贵峰 李养贤 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S2期87-90,共4页
目前异质外延技术能够得到较高质量的氮化镓(GaN)薄膜,衬底普遍采用蓝宝石、碳化硅以及硅等。各种技术包括缓冲层、外延横向生长技术、悬挂外延技术等是目前最重要的制备氮化镓技术。氢化物气相外延(HVPE)是制备氮化镓衬底最有希望的方... 目前异质外延技术能够得到较高质量的氮化镓(GaN)薄膜,衬底普遍采用蓝宝石、碳化硅以及硅等。各种技术包括缓冲层、外延横向生长技术、悬挂外延技术等是目前最重要的制备氮化镓技术。氢化物气相外延(HVPE)是制备氮化镓衬底最有希望的方法之一。本文介绍了氮化镓材料的电学、光学性质及重要用途,总结了氮化镓体单晶及薄膜材料制备方法,描述了氢化物气相外延原理,分析了HVPE制备自支撑(FS)GaN衬底方法,综述了HVPE技术国内外研究进展。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 氢化物汽相外延(HVPE) 金属有机化学气相沉积(MOCVD) 自支撑氮化镓(FSgan)
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P-GaN栅结构GaN基HEMT器件研究进展
7
作者 朱彦旭 宋潇萌 +3 位作者 李建伟 谭张杨 李锜轩 李晋恒 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期926-936,共11页
增强型氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)是高频高功率器件与开关器件领域的研究热点,P-GaN栅技术因具备制备工艺简单、可控且工艺重复性好等优势而成为目前最常用且唯一实现商用的GaN基增强型... 增强型氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)是高频高功率器件与开关器件领域的研究热点,P-GaN栅技术因具备制备工艺简单、可控且工艺重复性好等优势而成为目前最常用且唯一实现商用的GaN基增强型器件制备方法。首先,概述了当前制约P-GaN栅结构GaN基HEMT器件发展的首要问题,从器件结构与器件制备工艺这2个角度,综述了其性能优化举措方面的最新研究进展。然后,通过对研究进展的分析,总结了当前研究工作面临的挑战以及解决方法。最后,对未来的发展前景、发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) P-gan栅技术 高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor HEMT) 增强型器件 结构优化 制备工艺优化
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超薄氮化镓制备及其光学性质 被引量:1
8
作者 程亮亮 刘争晖 +5 位作者 徐耿钊 钟海舰 张春玉 陈科蓓 宋文涛 徐科 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第10期790-794,共5页
超薄氮化镓(GaN)是一种厚度在纳米尺度的少层GaN薄片,相对于GaN体材料,量子限域效应会使超薄GaN的禁带宽度增大,超薄GaN有望应用于深紫外电子器件。通过使用微机械剥离法将制备出的少层硒化镓(GaSe)薄片(厚度为1~10 nm)与块状GaSe作为... 超薄氮化镓(GaN)是一种厚度在纳米尺度的少层GaN薄片,相对于GaN体材料,量子限域效应会使超薄GaN的禁带宽度增大,超薄GaN有望应用于深紫外电子器件。通过使用微机械剥离法将制备出的少层硒化镓(GaSe)薄片(厚度为1~10 nm)与块状GaSe作为前驱体,氨气作为氮源,在管式炉中不同温度下退火进行氨化,得到超薄GaN及块状GaN。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、光致发光光谱及拉曼光谱对氨化后样品的形貌、成分、光学特性进行了表征。结果表明,超薄GaN的光学带隙比块状GaN大0.16 eV,拉曼光谱中的纵模光学峰也会随着超薄GaN的厚度减小发生蓝移。 展开更多
关键词 超薄氮化镓(gan) GASE 氨化 光学带隙 光致发光(PL)光谱
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新一代氮化镓电力电子开关
9
作者 蔡义明 《电源技术应用》 2016年第9期44-50,共7页
介绍了中国电源学会举行的2016年GN Systems杯高校电力电子应用设计大赛的情况,详细讨论了 GS66502B , GS61004B两只电力电子开关的电气参数及应用特点.
关键词 电力电子开关 氮化镓(gan) 电气参数 GS66502B GS61004B
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氮化镓化学机械抛光中抛光液的研究进展 被引量:1
10
作者 罗付 牛新环 +4 位作者 张银婵 朱烨博 侯子阳 屈明慧 闫晗 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第2期81-86,133,共7页
氮化镓(GaN)因具有耐酸碱、硬度大等特点使其难以进行精密加工。因此,高效实现GaN的化学机械抛光(CMP)成为了一个技术难题。CMP过程中,抛光液的组分及其性质对抛光效果起决定性的作用。对近年来应用于GaN CMP抛光液中的磨料、氧化剂、... 氮化镓(GaN)因具有耐酸碱、硬度大等特点使其难以进行精密加工。因此,高效实现GaN的化学机械抛光(CMP)成为了一个技术难题。CMP过程中,抛光液的组分及其性质对抛光效果起决定性的作用。对近年来应用于GaN CMP抛光液中的磨料、氧化剂、表面活性剂、光催化剂等重要组分的抛光效果及作用机理进行了回顾。主要可以归纳为磨料逐渐从单一磨料向复合磨料方向发展,阴离子表面活性剂较其他活性剂效果更好;同时,发现主流的GaN CMP过程为先氧化再去除,因此氧化剂和光催化剂逐渐成为了研究热点。最后对GaN CMP的未来研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 化学机械抛光(CMP) 抛光液 抛光液组分 抛光机理
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多孔GaN阵列结构的制备及其光电性能
11
作者 徐杰 贾伟 +5 位作者 董海亮 贾志刚 李天保 余春燕 张竹霞 许并社 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1405-1413,共9页
以硝酸钠溶液作为腐蚀液,通过电化学和紫外辅助电化学相结合的两步法腐蚀GaN薄膜,制备出了多孔阵列结构。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了多孔阵列结构的形貌,结果表明多孔GaN阵列结构排列整齐,孔径分布均匀,其平均孔径为24.1 nm,孔隙密... 以硝酸钠溶液作为腐蚀液,通过电化学和紫外辅助电化学相结合的两步法腐蚀GaN薄膜,制备出了多孔阵列结构。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了多孔阵列结构的形貌,结果表明多孔GaN阵列结构排列整齐,孔径分布均匀,其平均孔径为24.1 nm,孔隙密度为3.86×10^(10 )cm^(-2),深度为2μm。利用X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱仪表征了多孔GaN阵列的晶体结构,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN阵列结构的晶体质量更好,且具有较低的残余应力。使用光致发光(PL)光谱和紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱表征了GaN的光学性能,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN阵列结构的光致发光强度和光吸收能力有较大提升。通过电化学工作站对多孔GaN阵列结构的光电性能进行测试,在1.23 V偏压下,多孔GaN阵列结构的光电流是GaN平面结构的约3.36倍,最大光电转化效率ηmax是平面GaN薄膜的约3.5倍。该研究为多孔GaN阵列结构的应用提供了一定的实验数据和理论指导。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 多孔阵列结构 电化学腐蚀 紫外辅助电化学腐蚀 两步腐蚀法 光电性能
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兼容5G毫米波n257和n258频段的氮化镓低噪声放大器设计研究
12
作者 张耀 张志浩 章国豪 《广东工业大学学报》 CAS 2022年第6期68-72,共5页
基于100 nm的氮化镓(Gallium Nitride,GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工艺设计了一款毫米波低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)单片式微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC... 基于100 nm的氮化镓(Gallium Nitride,GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工艺设计了一款毫米波低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)单片式微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)芯片。该款低噪声放大器采用三级级联的拓扑结构,对带宽、噪声和增益进行了联合优化设计。测试结果显示,工作频率范围覆盖24~30 GHz,可兼顾5G毫米波n257(26.5~29.5 GHz)和n258(24.25~27.5 GHz)频段,噪声系数可达到2.4~2.5 dB的水平,小信号增益在21.1~24.1 dB之间,输出1 dB功率压缩点大于14.4 dBm的水平。 展开更多
关键词 低噪声放大器 氮化镓(gan) 毫米波
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204~218GHz AlN基板散热增强式GaN二倍频器
13
作者 宋洁晶 高渊 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期800-804,共5页
针对传统肖特基势垒二极管基倍频器输出功率低的问题,提出了一种AlN基板散热增强式GaN二倍频器。倍频器采用AlN基板代替传统石英基板,结合具有高耐压特性的GaN肖特基势垒二极管,大幅提升了倍频器的散热特性及耐受功率。热仿真结果显示... 针对传统肖特基势垒二极管基倍频器输出功率低的问题,提出了一种AlN基板散热增强式GaN二倍频器。倍频器采用AlN基板代替传统石英基板,结合具有高耐压特性的GaN肖特基势垒二极管,大幅提升了倍频器的散热特性及耐受功率。热仿真结果显示倍频器中芯片结温温升下降了约31%,耐受功率达到1 W以上。制作了二倍频器样品并对其输出功率、转换效率进行测试。测试结果表明,输入连续波功率为300 mW时,该二倍频器在204~218 GHz频带内的转换效率均大于10%,具有较大的工作带宽。在210 GHz工作频率下,将输入功率增加至900 mW,二倍频器依然能够稳定工作,实现了87 mW的输出功率和9.7%的转换效率。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 二倍频器 氮化铝(AlN) 散热 耐受功率
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氮化镓技术在雷达中的应用现状与发展趋势 被引量:4
14
作者 蔡志清 《电子技术与软件工程》 2019年第4期79-80,共2页
GaN器件与第二代的砷化镓(GaAs)器件相比,具有功率密度更高,耐高温特性更好,禁带更宽等优点。本文简要介绍GaN器件的几种最新技术和其在诸如"太空篱笆"系统、三坐标远程雷达(3DELRR)、驱逐舰防空反导雷达(AMDR)的几种应用实例。
关键词 氮化镓(gan)器件 有源电扫阵列 (AESA)雷达
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5G时代新技术需要关注氮化镓 被引量:3
15
作者 李晓明 《电信技术》 2018年第5期5-9,共5页
介绍5G时代新技术特征,由此引出需要新的器件支持;分析氮化镓材料特性以及工艺和器件的特性,详细说明5G时代需要氮化镓器件,特别是在射频领域以及数据、传输、电源等环节。
关键词 氮化镓(gan) 5G 射频
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基于GaN器件无线电能最优传输距离研究
16
作者 巨生云 蒋赢(指导) 孙昊 《上海电机学院学报》 2023年第1期1-6,共6页
针对传统的磁耦合谐振式无线电能传输(MCRWPT)系统固有频率较低、传输距离较小等问题,采用氮化镓(GaN)器件作为逆变桥扩宽系统的固有频域,在中高频范围内研究系统固有频率和工作频率对传输距离的影响。选取串串(SS)模型进行研究分析,从... 针对传统的磁耦合谐振式无线电能传输(MCRWPT)系统固有频率较低、传输距离较小等问题,采用氮化镓(GaN)器件作为逆变桥扩宽系统的固有频域,在中高频范围内研究系统固有频率和工作频率对传输距离的影响。选取串串(SS)模型进行研究分析,从等效电路的角度将系统固有频率作为可变参数,与工作频率、传输距离共同作为影响无线电能传输系统输出功率的影响因素,得到系统归一化传输功率的表达式,进而分析最优传输距离与其他参数的关系。通过仿真分析,验证了在系统失谐系数为0的条件下,系统的最大传输功率所对应的传输距离会随着系统固有频率的升高而增加。 展开更多
关键词 无线电能传输 磁耦合谐振 氮化镓(gan)器件 传输距离
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K波段GaN大功率开关芯片的设计与实现
17
作者 陈然 韩玉鹏 《通信电源技术》 2023年第9期53-56,共4页
为分析氮化镓(Gallium Nitride,GaN)开关芯片的功率压缩机理,基于0.15μm GaN pHEMT工艺技术,采用了有效的电路拓扑,设计并实现了一款可应用于K波段的GaN大功率开关芯片。测试结果表明,该大功率开关芯片在18~22 GHz的频率范围,0.1 dB输... 为分析氮化镓(Gallium Nitride,GaN)开关芯片的功率压缩机理,基于0.15μm GaN pHEMT工艺技术,采用了有效的电路拓扑,设计并实现了一款可应用于K波段的GaN大功率开关芯片。测试结果表明,该大功率开关芯片在18~22 GHz的频率范围,0.1 dB输入压缩的功率点可达到连续波12 W,开关插损1.1 dB,隔离度32 dB。控制电压为0 V和-28 V这2个互补电平,芯片尺寸为1.90 mm×1.50 mm×0.08 mm,满足实际工程应用的需求。 展开更多
关键词 K波段 氮化镓(gan) 功率开关
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基于氮化镓功率器件的高频直流 DC-DC 变换器设计
18
作者 李韵楠 耿辉 许明夏 《电子乐园》 2020年第11期0249-0249,共1页
本文提出了一种基于多级飞跨电容方案的直流双向充电变换器在轨道交通领域的设计方案。该方案基于 650V 氮化镓功率器件, 采用级联自举电路供给门极驱动,为电力机车提供稳定的低压控制电并可向蓄电池充电,其 FCML 拓扑结构搭配相对应控... 本文提出了一种基于多级飞跨电容方案的直流双向充电变换器在轨道交通领域的设计方案。该方案基于 650V 氮化镓功率器件, 采用级联自举电路供给门极驱动,为电力机车提供稳定的低压控制电并可向蓄电池充电,其 FCML 拓扑结构搭配相对应控制策略,可实现 高频化软开关。目前研发的 2kW 实验原型机可实现最高效率 98.4%,功率密度 1500W/in3,同时与传统 DC-DC 变换器对比在体积及重量 上都有大幅减小和降低。 展开更多
关键词 多级飞跨电容(FCML) 氮化镓(gan)功率器件 高频化
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基于GaN的移动设备适配器设计
19
作者 周莹 黄琼桃 +1 位作者 吕亦斌 黄文冠 《数据通信》 2023年第3期6-11,共6页
随着晶体管问世数十年以及大规模集成电路的发展,晶体管的密度在不断提升。目前,开关电源正在逐步替换以及淘汰传统的线性电源,开关电源的发展使得在越来越多的地方得以应用,移动设备适配器最为简单高效的方案就是采用开关电源。由于氮... 随着晶体管问世数十年以及大规模集成电路的发展,晶体管的密度在不断提升。目前,开关电源正在逐步替换以及淘汰传统的线性电源,开关电源的发展使得在越来越多的地方得以应用,移动设备适配器最为简单高效的方案就是采用开关电源。由于氮化镓(GaN)器件相比传统的MOSFET有着更优异的性能和更高的频率,采用新型的氮化镓MOSFET能使漏感能量得以利用,极大提高了反激式变换器的效率并且还能使开关电源的体积尽可能减小。本文设计一款符合六级能效标准,高效率,输出功率为33W且具有Type-C接口,该接口支持常见快充协议的高功率密度的快速充电器。 展开更多
关键词 反激式变换器 氮化镓(gan) 高频率 高效率
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GaN与Si器件在DC/DC变换器中的性能分析
20
作者 高莹 《通信电源技术》 2023年第8期48-50,共3页
第三代半导体材料氮化镓(GaN)以其禁带宽度、电子饱和迁移速度以及工作温度等先天优势,在高频、高功率、高温条件的应用中得到了快速发展。通过分析GaN和Si功率器件参数,设计了GaN和Si功率器件性能对比实验。实验结果表明,在48 V输入的D... 第三代半导体材料氮化镓(GaN)以其禁带宽度、电子饱和迁移速度以及工作温度等先天优势,在高频、高功率、高温条件的应用中得到了快速发展。通过分析GaN和Si功率器件参数,设计了GaN和Si功率器件性能对比实验。实验结果表明,在48 V输入的DC/DC变换器应用中,GaN变换器在效率、体积、功率密度方面均有明显优势。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 功率器件 DC/DC变换器 功率密度
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