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带有原位生长SiN_(x)绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件
1
作者
陈晓娟
张一川
+6 位作者
张昇
李艳奎
牛洁斌
黄森
马晓华
张进成
魏珂
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期483-489,共7页
本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiN_(x)栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_(x)栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍...
本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiN_(x)栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_(x)栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_(GS)=2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm,峰值跨导为509 m S/mm,在V_(GS)=-30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^(-6)A/mm。采用0.15μm T形栅技术,获得98 GHz的fT和165 GHz的f_(MAX)。大信号测量表明,在连续波模式下,漏极电压V_(DS)=8 V时,MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm,45.2%的功率附加效率(PAE),而当V_(DS)增加到15 V时,功率密度提升到5.2 W/mm,PAE为42.2%。
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关键词
AlN/GaN
金属
绝缘体
半导体
高
电子
迁移
率
晶体管
KA波段
低损耗
低偏压
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职称材料
高阈值电压低界面态增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT
被引量:
3
2
作者
李茂林
陈万军
+6 位作者
王方洲
施宜军
崔兴涛
信亚杰
刘超
李肇基
张波
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019年第4期265-269,290,共6页
采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终...
采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终止刻蚀,可有效控制刻蚀的精度并降低栅槽表面的粗糙度。同时,利用高温氮气退火技术能够修复Al_2O_3/GaN界面的界面陷阱,并降低Al_2O_3栅介质体缺陷,因此能够减少Al_2O_3/GaN界面的界面态密度并提升栅极击穿电压。采用这两项技术制备的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT具有较低的栅槽表面平均粗糙度(0.24 nm)、较高的阈值电压(4.9 V)和栅极击穿电压(14.5 V)以及较低的界面态密度(8.49×10^(11) cm^(-2))。
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关键词
增强型Al2O3/GaN
金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管
(MIS
-
HEMT)
阈值电压
界面态
热氧化
退火
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职称材料
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET制备及迁移率退化研究
3
作者
张雪锋
季红兵
+5 位作者
邱云贞
王志亮
陈云
张振娟
黄静
徐静平
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2010年第4期485-488,共4页
为提高high-k/Ge界面质量,在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET样品的空穴迁移率有显著提高,但仍小于理论预测值。利用high-k栅介质MOSFET中各种新的附加散射机制,分析了迁...
为提高high-k/Ge界面质量,在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET样品的空穴迁移率有显著提高,但仍小于理论预测值。利用high-k栅介质MOSFET中各种新的附加散射机制,分析了迁移率退化的原因,模型计算结果与实验结果一致。
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关键词
锗基p沟场
金属
-
氧化物
-
半导体
场效应
晶体管
高
介电常数介质
散射
迁移
率
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职称材料
栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响
4
作者
戚永乐
王登贵
+5 位作者
周建军
张凯
孔岑
孔月婵
于宏宇
陈堂胜
《固体电子学研究与进展》
CAS
北大核心
2021年第3期229-234,共6页
基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影...
基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响。结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而ESD保护结构有利于提升器件栅介质在高电压应力下的可靠性和稳定性,主要原因为SBD的寄生电容可有效吸收电脉冲感应在介质薄膜中产生的电荷。最后,通过线性E模型预测具有35 nm厚LPCVD-SiNx栅介质的AlGaN/GaN MIS-HEMTs在栅极电压为13 V条件下的击穿寿命可达20年(0.01%,T=25℃)。
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关键词
氮化镓
金属
-
绝缘
层
-
半导体
高
电子
迁移
率
晶体管
栅介质
静电释放结构
经时击穿
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职称材料
磁控溅射AlN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT
5
作者
任春江
陈堂胜
+3 位作者
焦刚
钟世昌
薛舫时
陈辰
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第3期330-333,368,共5页
报道了一种X波段输出功率密度达10.4W/mm的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的AlN介质作为绝缘层。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够...
报道了一种X波段输出功率密度达10.4W/mm的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的AlN介质作为绝缘层。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压。在8GHz、55V的工作电压下,研制的1mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56dB和39.2%。
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关键词
场板
铝镓氮/氮化镓
高
电子
迁移
率
晶体管
氮化铝
金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管
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职称材料
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge MOS器件制备及电性能研究
被引量:
1
6
作者
张雪锋
季红兵
+2 位作者
邱云贞
王志亮
徐静平
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期1149-1152,共4页
为提高高k/Ge MOS器件的界面质量,减小等效氧化物厚度(EOT),在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和较好的输出特性。因此利用TaON作为Ge MO...
为提高高k/Ge MOS器件的界面质量,减小等效氧化物厚度(EOT),在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和较好的输出特性。因此利用TaON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的高k/Ge界面质量有着重要的意义。
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关键词
锗基p沟场
金属
-
氧化物
-
半导体
场效应
晶体管
氮氧钽铪界面层
高
介电常数介质
散射
迁移
率
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职称材料
复合栅介质对AlGaN/GaN MISHEMT器件性能的影响
被引量:
2
7
作者
张佩佩
张辉
+5 位作者
张晓东
于国浩
徐宁
宋亮
董志华
张宝顺
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第11期815-822,共8页
由于LPCVD-Si3N4具有良好的介电特性,常用作AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)的栅介质,然而在高温生长中,易造成GaN界面Ga和N的扩散。针对此问题,提出了一种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为HEMT器件栅介质的方法,制备了高质量...
由于LPCVD-Si3N4具有良好的介电特性,常用作AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)的栅介质,然而在高温生长中,易造成GaN界面Ga和N的扩散。针对此问题,提出了一种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为HEMT器件栅介质的方法,制备了高质量的AlGaN/GaN金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)器件,并进行了直流测试。测试结果表明,在栅压为18 V时,器件的阈值回滞仅为150 mV,其特征导通电阻为1. 74 mΩ·cm^2(Vgs=2 V),其击穿电压达到805 V (Ids=100μA/mm)。多频率C-V测试显示,界面态密度可低至2. 9×10^13eV^-1·cm^-2。因此,这种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为栅介质的方法,在改善器件的阈值回滞、击穿电压和界面态密度等方面效果显著。
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关键词
ALGAN/GAN
复合栅介质
金属
-
绝缘
层
-
半导体
-
高
电子
迁移
率
晶体管
(MI
-
SHEMT)
阈值电压
界面态
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职称材料
题名
带有原位生长SiN_(x)绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件
1
作者
陈晓娟
张一川
张昇
李艳奎
牛洁斌
黄森
马晓华
张进成
魏珂
机构
西安电子科技大学
中国科学院微电子研究所
出处
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期483-489,共7页
基金
Supported by the National Natural Science Foundation of China(61822407,62074161,62004213)
the National Key Research and De-velopment Program of China under(2018YFE0125700)。
文摘
本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiN_(x)栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_(x)栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_(GS)=2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm,峰值跨导为509 m S/mm,在V_(GS)=-30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^(-6)A/mm。采用0.15μm T形栅技术,获得98 GHz的fT和165 GHz的f_(MAX)。大信号测量表明,在连续波模式下,漏极电压V_(DS)=8 V时,MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm,45.2%的功率附加效率(PAE),而当V_(DS)增加到15 V时,功率密度提升到5.2 W/mm,PAE为42.2%。
关键词
AlN/GaN
金属
绝缘体
半导体
高
电子
迁移
率
晶体管
KA波段
低损耗
低偏压
Keywords
AlN/GaN
metal
-
insulator
-
semiconductor High Electron Mobility Transistors(MIS
-
HEMTs)
millimeter wave
low dispersion
low drain voltage
分类号
O48 [理学—固体物理]
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职称材料
题名
高阈值电压低界面态增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT
被引量:
3
2
作者
李茂林
陈万军
王方洲
施宜军
崔兴涛
信亚杰
刘超
李肇基
张波
机构
电子科技大学电子科学与工程学院
出处
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019年第4期265-269,290,共6页
基金
四川省青年科技基金资助项目(2017JQ0020)
广东省重大科技专项资助项目(2017B010112003)
中央高校基本科研业务费资助项目(ZYGX2016Z006)
文摘
采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终止刻蚀,可有效控制刻蚀的精度并降低栅槽表面的粗糙度。同时,利用高温氮气退火技术能够修复Al_2O_3/GaN界面的界面陷阱,并降低Al_2O_3栅介质体缺陷,因此能够减少Al_2O_3/GaN界面的界面态密度并提升栅极击穿电压。采用这两项技术制备的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT具有较低的栅槽表面平均粗糙度(0.24 nm)、较高的阈值电压(4.9 V)和栅极击穿电压(14.5 V)以及较低的界面态密度(8.49×10^(11) cm^(-2))。
关键词
增强型Al2O3/GaN
金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管
(MIS
-
HEMT)
阈值电压
界面态
热氧化
退火
Keywords
E
-
mode Al2O3/GaN metal
-
insulator
-
semiconductor high electron mobility transistor(MIS
-
HEMT)
threshold voltage
interface state
thermal oxidation
annealing
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET制备及迁移率退化研究
3
作者
张雪锋
季红兵
邱云贞
王志亮
陈云
张振娟
黄静
徐静平
机构
南通大学电子信息学院
华中科技大学电子科学与技术系
出处
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2010年第4期485-488,共4页
基金
国家自然科学基金项目(60776016)
江苏省高校自然科学研究基金项目(09KJD510003)
南通大学科研启动基金项目(09R08)
文摘
为提高high-k/Ge界面质量,在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET样品的空穴迁移率有显著提高,但仍小于理论预测值。利用high-k栅介质MOSFET中各种新的附加散射机制,分析了迁移率退化的原因,模型计算结果与实验结果一致。
关键词
锗基p沟场
金属
-
氧化物
-
半导体
场效应
晶体管
高
介电常数介质
散射
迁移
率
Keywords
Ge pMOSFET
high
-
k dielectric
scattering
mobility
分类号
TN386.1 [电子电信—物理电子学]
TN301.1 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响
4
作者
戚永乐
王登贵
周建军
张凯
孔岑
孔月婵
于宏宇
陈堂胜
机构
南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室
南方科技大学
出处
《固体电子学研究与进展》
CAS
北大核心
2021年第3期229-234,共6页
基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFB0402800,2017YFB0402802)。
文摘
基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响。结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而ESD保护结构有利于提升器件栅介质在高电压应力下的可靠性和稳定性,主要原因为SBD的寄生电容可有效吸收电脉冲感应在介质薄膜中产生的电荷。最后,通过线性E模型预测具有35 nm厚LPCVD-SiNx栅介质的AlGaN/GaN MIS-HEMTs在栅极电压为13 V条件下的击穿寿命可达20年(0.01%,T=25℃)。
关键词
氮化镓
金属
-
绝缘
层
-
半导体
高
电子
迁移
率
晶体管
栅介质
静电释放结构
经时击穿
Keywords
GaN MIS
-
HEMTs
gate dielectric
ESD structure
time
-
dependent dielectrics breakdown(TDDB)
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
TN306 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
磁控溅射AlN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT
5
作者
任春江
陈堂胜
焦刚
钟世昌
薛舫时
陈辰
机构
南京电子器件研究所
出处
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第3期330-333,368,共5页
文摘
报道了一种X波段输出功率密度达10.4W/mm的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的AlN介质作为绝缘层。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压。在8GHz、55V的工作电压下,研制的1mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56dB和39.2%。
关键词
场板
铝镓氮/氮化镓
高
电子
迁移
率
晶体管
氮化铝
金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管
Keywords
field plate
AlGaN/GaN
HEMT
AlN
metal
-
insulator
-
semiconductor HEMT
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge MOS器件制备及电性能研究
被引量:
1
6
作者
张雪锋
季红兵
邱云贞
王志亮
徐静平
机构
南通大学电子信息学院
华中科技大学电子科学与技术系
出处
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期1149-1152,共4页
基金
国家自然科学基金(60776016)
江苏省高校自然科学研究基金(09KJD510003)
南通大学科研启动基金(09R08)
文摘
为提高高k/Ge MOS器件的界面质量,减小等效氧化物厚度(EOT),在high-k介质和Ge表面引入薄的TaON界面层。相对于没有界面层的样品,HfO2/TaON叠层栅介质MOSFET表现出低的界面态密度、低的栅极漏电和较好的输出特性。因此利用TaON作为Ge MOS器件的界面钝化层对于获得小的等效氧化物厚度和高的高k/Ge界面质量有着重要的意义。
关键词
锗基p沟场
金属
-
氧化物
-
半导体
场效应
晶体管
氮氧钽铪界面层
高
介电常数介质
散射
迁移
率
Keywords
Ge MOSFET
TaON interlayer
high
-
k dielectric
scattering
mobility
分类号
TN386.1 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
复合栅介质对AlGaN/GaN MISHEMT器件性能的影响
被引量:
2
7
作者
张佩佩
张辉
张晓东
于国浩
徐宁
宋亮
董志华
张宝顺
机构
杭州电子科技大学电子信息学院
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
出处
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第11期815-822,共8页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(61306100)
江苏省重点研发计划资助项目(BE2016084)
中国科学院纳米器件与应用重点实验室青年支持项目(2017QZ01)
文摘
由于LPCVD-Si3N4具有良好的介电特性,常用作AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)的栅介质,然而在高温生长中,易造成GaN界面Ga和N的扩散。针对此问题,提出了一种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为HEMT器件栅介质的方法,制备了高质量的AlGaN/GaN金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MISHEMT)器件,并进行了直流测试。测试结果表明,在栅压为18 V时,器件的阈值回滞仅为150 mV,其特征导通电阻为1. 74 mΩ·cm^2(Vgs=2 V),其击穿电压达到805 V (Ids=100μA/mm)。多频率C-V测试显示,界面态密度可低至2. 9×10^13eV^-1·cm^-2。因此,这种采用SiON/Si3N4复合绝缘材料作为栅介质的方法,在改善器件的阈值回滞、击穿电压和界面态密度等方面效果显著。
关键词
ALGAN/GAN
复合栅介质
金属
-
绝缘
层
-
半导体
-
高
电子
迁移
率
晶体管
(MI
-
SHEMT)
阈值电压
界面态
Keywords
AlGaN/GaN
gate dielectric stack
metal
-
insulator
-
semiconductor high electron mobility transistor (MISHEMT)
threshold voltage
interface state
分类号
TN386 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
带有原位生长SiN_(x)绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件
陈晓娟
张一川
张昇
李艳奎
牛洁斌
黄森
马晓华
张进成
魏珂
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
高阈值电压低界面态增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT
李茂林
陈万军
王方洲
施宜军
崔兴涛
信亚杰
刘超
李肇基
张波
《半导体技术》
CAS
北大核心
2019
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge pMOSFET制备及迁移率退化研究
张雪锋
季红兵
邱云贞
王志亮
陈云
张振娟
黄静
徐静平
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2010
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职称材料
4
栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响
戚永乐
王登贵
周建军
张凯
孔岑
孔月婵
于宏宇
陈堂胜
《固体电子学研究与进展》
CAS
北大核心
2021
0
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职称材料
5
磁控溅射AlN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT
任春江
陈堂胜
焦刚
钟世昌
薛舫时
陈辰
《固体电子学研究与进展》
CAS
CSCD
北大核心
2009
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职称材料
6
HfO_2/TaON叠层栅介质Ge MOS器件制备及电性能研究
张雪锋
季红兵
邱云贞
王志亮
徐静平
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2010
1
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职称材料
7
复合栅介质对AlGaN/GaN MISHEMT器件性能的影响
张佩佩
张辉
张晓东
于国浩
徐宁
宋亮
董志华
张宝顺
《半导体技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018
2
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职称材料
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