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Si衬底GaN基材料及器件的研究 被引量:3
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作者 滕晓云 刘彩池 +2 位作者 郝秋艳 赵丽伟 张帷 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期98-101,107,共5页
GaN具有禁带宽、热导率高等特点,广泛应用于光电子和微电子器件领域。Si衬底GaN基材料及器件的研制将进一步促进GaN基器件与传统器件工艺的集成,因而具有很高的研究价值。介绍了Si衬底GaN基材料生长及特性方面的研究现状和GaN基器件的... GaN具有禁带宽、热导率高等特点,广泛应用于光电子和微电子器件领域。Si衬底GaN基材料及器件的研制将进一步促进GaN基器件与传统器件工艺的集成,因而具有很高的研究价值。介绍了Si衬底GaN基材料生长及特性方面的研究现状和GaN基器件的进展情况。 展开更多
关键词 gan si 外延生长
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Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展 被引量:2
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作者 杨学林 沈波 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期723-731,共9页
Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制... Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。 展开更多
关键词 si上gan 金属有机化合物化学气相沉积 应力 位错 射频损耗
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六英寸Si基GaN功率电子材料及器件的制备与研究 被引量:1
3
作者 何亮 张晓荣 +5 位作者 倪毅强 罗睿宏 李柳暗 陈建国 张佰君 刘扬 《电源学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期26-37,共12页
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,具有优异的材料物理特性,更加适合于下一代电力电子系统对功率开关器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣工作温度的要求。为了兼容Si基CMOS工艺流程,以及考虑到大尺寸、低成本等优势,在Si... 氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,具有优异的材料物理特性,更加适合于下一代电力电子系统对功率开关器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣工作温度的要求。为了兼容Si基CMOS工艺流程,以及考虑到大尺寸、低成本等优势,在Si衬底上进行GaN材料的异质外延及器件制备已经成为业界主要技术路线。详细介绍了在6英寸Si衬底上外延生长的AlGaN/GaN HEMT结构功率电子材料,以及基于6英寸CMOS产线制造Si基GaN功率MIS-HEMT和常关型Cascode GaN器件的相关成果。 展开更多
关键词 6英寸si Algan/gan功率电子材料 CMOS工艺 ganMIS-HEMT器件 常关型
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Si衬底GaN基LED外延薄膜转移至金属基板的应力变化 被引量:7
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作者 熊贻婧 张萌 +4 位作者 熊传兵 肖宗湖 王光绪 汪延明 江风益 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期531-537,共7页
采用电镀金属基板及湿法腐蚀衬底的方法将硅衬底上外延生长的GaNMQWLED薄膜转移至不同结构的金属基板,通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)研究了转移的GaN薄膜应力变化。研究发现:(1)转移至铜基板、铬基板、铜/镍/铜叠层... 采用电镀金属基板及湿法腐蚀衬底的方法将硅衬底上外延生长的GaNMQWLED薄膜转移至不同结构的金属基板,通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)研究了转移的GaN薄膜应力变化。研究发现:(1)转移至铜基板、铬基板、铜/镍/铜叠层基板等三种基板的GaN薄膜张应力均减小,其中转移至铬基板的GaN薄膜张应力最小。(2)随着铬基板中铬主体层厚度的增加,转移后的GaN薄膜应力不发生明显变化。 展开更多
关键词 金属基板 si gan 薄膜 应力
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Si衬底GaN基LED的结温特性 被引量:5
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作者 刘卫华 李有群 +5 位作者 方文卿 莫春兰 周毛兴 刘和初 熊传兵 江风益 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期211-214,共4页
结温是发光二极管的重要参数之一,它对器件的内量子效率、输出功率、可靠性及LED的其他一些性能有很大的影响。首次报道S i衬底GaN基LED的结温特性。利用正向压降法测量S i衬底上GaN基LED的结温,通过与蓝宝石衬底上GaN LED的结温比较,发... 结温是发光二极管的重要参数之一,它对器件的内量子效率、输出功率、可靠性及LED的其他一些性能有很大的影响。首次报道S i衬底GaN基LED的结温特性。利用正向压降法测量S i衬底上GaN基LED的结温,通过与蓝宝石衬底上GaN LED的结温比较,发现S i衬底GaN LED有更低的结温,原因归结为S i有更好的导热性。同时也表明:用S i作GaN LED的衬底在大功率LED方面具有更大的应用潜力。 展开更多
关键词 si gan 发光二极管 结温
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裂纹对Si衬底GaN基LED薄膜应力状态的影响 被引量:3
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作者 肖宗湖 张萌 +4 位作者 熊传兵 江风益 王光绪 熊贻婧 汪延明 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期895-899,共5页
本文通过XRD和PL等分析方法研究了在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层和InGaN阱层的应力状态,以及裂纹对其应力状态的影响。XRD结果表明:在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层受到张应力,在受到一定的外加应力后会以裂纹及裂纹... 本文通过XRD和PL等分析方法研究了在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层和InGaN阱层的应力状态,以及裂纹对其应力状态的影响。XRD结果表明:在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层受到张应力,在受到一定的外加应力后会以裂纹及裂纹增生的方式释放。随着裂纹数量的增加,n型GaN层受到的张应力逐渐减小,但仍处于张应力状态;n型GaN层张应力的减小使得InGaN阱层受到的压应力增大。PL分析进一步表明:InGaN阱层受到的压应力增大使得量子限制Stark效应更加明显,禁带宽度减小,发光波长表现为红移。 展开更多
关键词 si INgan/gan LED 裂纹 应力
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Si衬底上横向外延GaN材料的微结构和光学性质的研究
7
作者 汪峰 张荣 +6 位作者 陈志忠 朱健民 顾书林 沈波 李卫平 施毅 郑有炓 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第3期47-49,共3页
用氢化物气相外延 (HVPE)方法在Si(III)衬底上成功横向外延生长出晶体质量较好的GaN薄膜材料。透射电子显微镜 (TEM )的研究结果表明 ,横向外延区域GaN的位错密度明显减小。由于SiO2 掩膜腐蚀角的不同 (分别为 90°和 6 6°) ,... 用氢化物气相外延 (HVPE)方法在Si(III)衬底上成功横向外延生长出晶体质量较好的GaN薄膜材料。透射电子显微镜 (TEM )的研究结果表明 ,横向外延区域GaN的位错密度明显减小。由于SiO2 掩膜腐蚀角的不同 (分别为 90°和 6 6°) ,导致了横向外延GaN材料一些独特的微观形貌。微区拉曼光谱由数百条拉曼散射曲线组成 ,每一条曲线有三个振动模 ,分别对应Si振动模式 (5 2 0cm- 1) ,E2 模式 (5 6 6cm- 1)和E1(LO)模式(732cm- 1)。在垂直条纹方向 ,峰位和峰宽没有明显的变化 ,而峰强约 5 展开更多
关键词 微结构和光学性质 HVPE横向外延gan si(III)
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Si衬底GaN基多量子阱外延材料的TEM研究
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作者 李翠云 占腊生 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期512-516,共5页
本文采用高分辨透射电子显微技术对在Si衬底生长的GaN基多量子阱外延材料的位错特征、外延层与衬底的晶体取向关系及界面的结晶形态等微观结构进行了分析和研究。结果表明:Si衬底生长的GaN与衬底有一定的取向关系;材料在MQW附近的穿透... 本文采用高分辨透射电子显微技术对在Si衬底生长的GaN基多量子阱外延材料的位错特征、外延层与衬底的晶体取向关系及界面的结晶形态等微观结构进行了分析和研究。结果表明:Si衬底生长的GaN与衬底有一定的取向关系;材料在MQW附近的穿透位错密度达108 cm-2量级,且多数为刃型位错;样品A的多量子阱下方可见平行于界面方向的位错,本文认为这可能是由于AlN/Si界面上的SixNy形成的多孔形态促使外延层进行侧向生长,使位错在高温GaN层沿横向弯曲所致,这样可进一步降低穿过量子阱的位错密度,有利于提高材料质量。 展开更多
关键词 gan si 位错 TEM
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Si(111)衬底切偏角对GaN基LED外延膜的影响 被引量:2
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作者 武芹 全知觉 +3 位作者 王立 刘文 张建立 江风益 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期466-471,共6页
利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在具有偏角(0°~0.9°)的Si(111)衬底上生长了Ga N薄膜。采用高分辨X射线衍射(HRXRD)对Si衬底的偏角进行了精确的测量,利用HRXRD、原子力显微镜(AFM)以及光致发光(PL)对外延薄膜的晶体质量... 利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在具有偏角(0°~0.9°)的Si(111)衬底上生长了Ga N薄膜。采用高分辨X射线衍射(HRXRD)对Si衬底的偏角进行了精确的测量,利用HRXRD、原子力显微镜(AFM)以及光致发光(PL)对外延薄膜的晶体质量、量子阱中In组分、表面形貌及光学特性进行了研究。结果表明,Si(111)衬底偏角对量子阱中的In组分、Ga N外延膜的表面形貌、晶体质量以及光学性能具有重大影响。为了获得高质量的Ga N外延薄膜,衬底偏角必须控制在小于0.5°的范围内。超出该范围,Ga N薄膜的晶体质量、表面形貌及光学性能都明显下降。 展开更多
关键词 si 偏角 gan MOCVD
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第三代半导体GaN功率开关器件的发展现状及面临的挑战 被引量:31
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作者 何亮 刘扬 《电源学报》 CSCD 2016年第4期1-13,共13页
氮化镓(GaN)材料具有优异的物理特性,非常适合于制作高温、高速和大功率电子器件,具有十分广阔的市场前景。Si衬底上GaN基功率开关器件是目前的主流技术路线,其中结型栅结构(p型栅)和共源共栅级联结构(Cascode)的常关型器件已经逐步实... 氮化镓(GaN)材料具有优异的物理特性,非常适合于制作高温、高速和大功率电子器件,具有十分广阔的市场前景。Si衬底上GaN基功率开关器件是目前的主流技术路线,其中结型栅结构(p型栅)和共源共栅级联结构(Cascode)的常关型器件已经逐步实现产业化,并在通用电源及光伏逆变等领域得到应用。但是鉴于以上两种器件结构存在的缺点,业界更加期待能更充分发挥GaN性能的"真"常关MOSFET器件。而GaN MOSFET器件的全面实用化,仍然面临着在材料外延方面和器件稳定性方面的挑战。 展开更多
关键词 氮化镓 si衬底上gan功率电子器件 gan MOSFET器件 产业化
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Si图形衬底的制备及半极性GaN生长
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作者 苏军 李述体 +1 位作者 尹以安 曹健兴 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第4期60-63,共4页
利用KOH溶液的各向异性腐蚀,通过研究温度、异丙醇(IPA)及超声波振动对Si衬底腐蚀的影响,在Si(001)平面衬底上刻蚀出侧面为(111)面的槽状图形衬底.在此基础上,实现了GaN在Si图形衬底(111)侧面的生长.X射线双晶衍射测量GaN薄膜的Bragg角... 利用KOH溶液的各向异性腐蚀,通过研究温度、异丙醇(IPA)及超声波振动对Si衬底腐蚀的影响,在Si(001)平面衬底上刻蚀出侧面为(111)面的槽状图形衬底.在此基础上,实现了GaN在Si图形衬底(111)侧面的生长.X射线双晶衍射测量GaN薄膜的Bragg角为18.45°,表明在Si图形衬底上成功生长出了(1-101)半极性GaN薄膜.其X射线衍射峰半高宽为1 556弧秒. 展开更多
关键词 KOH溶液 各向异性腐蚀 异丙醇 超声波振动 半极性gan si图形
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8英寸Si衬底上高质量AlGaN/GaN HEMT结构的生长
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作者 陈振 周名兵 付羿 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期301-304,共4页
在8英寸(1英寸=2.54 cm)的Si衬底上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长了高质量、无龟裂的GaN薄膜和Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构。通过调节应力调控层的结构,厚度为5μm的GaN膜层翘曲度低于50μm。采用X射线衍射(... 在8英寸(1英寸=2.54 cm)的Si衬底上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长了高质量、无龟裂的GaN薄膜和Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构。通过调节应力调控层的结构,厚度为5μm的GaN膜层翘曲度低于50μm。采用X射线衍射(XRD)对GaN薄膜的(002)和(102)衍射峰进行扫描,其半峰全宽(FWHM)分别为182和291 arcsec。透射电子显微镜(TEM)截面图显示GaN外延层的位错密度达到了3.5×107/cm^2,证实了在大尺寸Si衬底上可以制作高质量的GaN薄膜。Al GaN/GaN HEMT结构的二维电子气浓度和载流子迁移率分别为9.29×10^12/cm^2和2 230 cm^2/(V·s)。基于这些半绝缘Al GaN/GaN HEMT结构所制作的功率电子器件的输出电流可达20 A,横向击穿电压可达1 200 V。 展开更多
关键词 Algan/gan异质结构 电子迁移率晶体管(HEMT) si 应力调控层 功率器件
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硅衬底GaN基LED的研究进展 被引量:5
13
作者 莫春兰 方文卿 +3 位作者 王立 刘和初 周毛兴 江风益 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期422-429,共8页
与蓝宝石衬底相比,硅衬底具有低成本、大面积、高质量、导电导热性能好等优点,普遍认为使用Si片作GaN薄膜衬底有可能实现光电子和微电子的集成,因此Si基GaN的研究受到了广泛关注。本文回顾了Si衬底GaN基LED的研究进展,同时简要介绍了在S... 与蓝宝石衬底相比,硅衬底具有低成本、大面积、高质量、导电导热性能好等优点,普遍认为使用Si片作GaN薄膜衬底有可能实现光电子和微电子的集成,因此Si基GaN的研究受到了广泛关注。本文回顾了Si衬底GaN基LED的研究进展,同时简要介绍了在Si衬底上制备GaN基LED的实验结果,及研制出工作电压为3.6 V、串联电阻为31Ω、输出功率近1 mW的Si衬底GaN基蓝光LED。 展开更多
关键词 发光二极管 gan si
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硅衬底GaN基LED研究进展 被引量:2
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作者 洪炜 朱丽萍 +3 位作者 叶志镇 唐海平 倪贤锋 赵浙 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期97-100,共4页
由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,GaN/Si 基器件成为一个研究热点。然而,GaN 与 Si 之间的热失配容易引起薄膜开裂,这是限制 LED 及其它电子器件结构生长的一个关键问题。近年来... 由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,GaN/Si 基器件成为一个研究热点。然而,GaN 与 Si 之间的热失配容易引起薄膜开裂,这是限制 LED 及其它电子器件结构生长的一个关键问题。近年来,随着工艺的发展,GaN 晶体质量得到大幅度的提高。同时不少研究小组成功地在Si 衬底上制造出 LED。介绍了 GaN 薄膜开裂问题及近期硅衬底 GaN 基 LED 的研究进展。 展开更多
关键词 LED 光电集成 gan薄膜 电子器件 si 失配 研究进展 成方 近期
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SiON钝化膜对硅衬底氮化镓绿光LED可靠性的影响 被引量:2
15
作者 邱虹 刘军林 +1 位作者 王立 江风益 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期603-607,共5页
研制了4种不同表面钝化类型Si衬底GaN基绿光LED,分别标记为样品A、B、C、D。样品A无钝化层,样品B为台面SiON钝化,样品C为侧面SiON钝化,样品D为台面和侧面均钝化。将4种样品进行了常温60 mA(电流密度312 A/cm2)下168 h的加速老化,并对比... 研制了4种不同表面钝化类型Si衬底GaN基绿光LED,分别标记为样品A、B、C、D。样品A无钝化层,样品B为台面SiON钝化,样品C为侧面SiON钝化,样品D为台面和侧面均钝化。将4种样品进行了常温60 mA(电流密度312 A/cm2)下168 h的加速老化,并对比了老化前后的I-V和光衰等特性。结果表明:侧边的SiON钝化层可有效抑制有源区内非辐射复合缺陷的增加,从而有效降低器件老化后的漏电流和光衰。与台面上的SiON相比,侧边的SiON对钝化起到了决定性作用。 展开更多
关键词 siON si gan 光衰 LED
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AlN缓冲层对Si基GaN外延薄膜性质的影响 被引量:2
16
作者 陈翔 邢艳辉 +5 位作者 韩军 霍文娟 钟林健 崔明 范亚明 张宝顺 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期727-731,共5页
采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同AlN缓冲层厚度的GaN样品,研究了AlN缓冲层厚度对GaN外延层的应力、表面形貌和晶体质量的影响。研究结果表明:厚度为15 nm的AlN缓冲层不仅可以有效抑制Si扩散,而且还给GaN外延层提... 采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同AlN缓冲层厚度的GaN样品,研究了AlN缓冲层厚度对GaN外延层的应力、表面形貌和晶体质量的影响。研究结果表明:厚度为15 nm的AlN缓冲层不仅可以有效抑制Si扩散,而且还给GaN外延层提供了一个较大的压应力,避免GaN薄膜出现裂纹。在该厚度AlN缓冲层上制备的GaN薄膜表面光亮、无裂纹,受到的张应力为0.3 GPa,(0002)和(1012)面的高分辨X射线衍射摇摆曲线峰值半高宽分别为536 arcsec和594 arcsec,原子力显微镜测试得到表面粗糙度为0.2 nm。 展开更多
关键词 ALN缓冲层 gan si 张应力 MOCVD
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阳极氧化铝作缓冲层的Si基GaN生长 被引量:1
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作者 陈鹏 江若琏 +7 位作者 王军转 赵作明 梅永丰 沈波 张荣 吴兴龙 顾书林 郑有炓 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第4期52-54,共3页
尝试了Si基上生长GaN外延层的一种新的缓冲层材料 -阳极氧化铝。在Si(111)衬底上电子束蒸发铝膜 ,经阳极氧化后放入MOCVD系统中退火 ,然后进行GaN外延生长。对材料的微结构和电学性质进行了测量和分析 ,并将得到的GaN材料制备成光导型... 尝试了Si基上生长GaN外延层的一种新的缓冲层材料 -阳极氧化铝。在Si(111)衬底上电子束蒸发铝膜 ,经阳极氧化后放入MOCVD系统中退火 ,然后进行GaN外延生长。对材料的微结构和电学性质进行了测量和分析 ,并将得到的GaN材料制备成光导型的紫外光电探测器 ,器件在 330~ 380nm紫外光区域有明显响应 ,最高响应度为 3.5A/W (5V偏压 )。 展开更多
关键词 si gan 阳极氧化铝 缓冲层 紫外光电探测器 氮化钙 晶体生长 半导体材料
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(111)Si上外延生长六方GaN的TEM观察 被引量:4
18
作者 胡桂青 孔翔 +4 位作者 王乙潜 万里 段晓峰 陆沅 刘祥林 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期699-700,共2页
关键词 (111)si 外延生长 六方gan TEM 氮化镓 透射电子显微镜 薄膜生长
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物理所成功研制6英寸碳化硅单晶衬底 被引量:1
19
《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3224-3224,共1页
碳化硅(SiC)单晶是一种宽禁带半导体材料,具有禁带宽度大、临界击穿场强大、热导率高、饱和漂移速度高等诸多特点,被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。此外,由于SiC和氮化镓(Ga N)的晶格失配小,SiC单晶是Ga N基LED、肖特... 碳化硅(SiC)单晶是一种宽禁带半导体材料,具有禁带宽度大、临界击穿场强大、热导率高、饱和漂移速度高等诸多特点,被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。此外,由于SiC和氮化镓(Ga N)的晶格失配小,SiC单晶是Ga N基LED、肖特基二极管、MOSFET、IGBT、HEMT等器件的理想衬底材料。 展开更多
关键词 碳化硅单晶 材料 功率电子器件 宽禁带半导体材料 siC单晶 物理 饱和漂移速度 肖特基二极管
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3英寸6H-SiC单晶的生长 被引量:1
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作者 王英民 宁丽娜 +5 位作者 陈秀芳 彭燕 高玉强 胡小波 徐现刚 蒋民华 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期717-718,共2页
关键词 6H-siC单晶 单晶生长 宽带隙半导体材料 蓝色发光二极管 功率电子器件 Cree公司 电学性质 材料
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