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　　近日，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所氮化鎵（gan）功率電子器件研究團(tuán)隊(duì)與香港科技大學(xué)教授陳敬團(tuán)隊(duì)，西安電子科技大學(xué)教授、中科院院士郝躍團(tuán)隊(duì)合作，在gan增強(qiáng)型mis-hemt器件研制方面取得新進(jìn)展，成功研制出具有國(guó)際先進(jìn)水平的高頻增強(qiáng)型ganmis-hemt器件。

　　第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵具有高禁帶寬度、高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子漂移速度等優(yōu)異的物理性質(zhì)，尤其是材料本身的強(qiáng)自發(fā)和壓電極化效應(yīng)能在algan/gan異質(zhì)結(jié)構(gòu)中誘導(dǎo)出高密度、高遷移率的二維電子氣（遷移率可達(dá)到2000cm2/v•s以上），突破了傳統(tǒng)si基功率器件的材料極限。這些優(yōu)良性質(zhì)促使gan功率電子器件在工作頻率和電能轉(zhuǎn)換效率上脫穎而出，成為下一代高效節(jié)能功率電子器件的最佳候選之一。

　　增強(qiáng)型，也叫常關(guān)型，是電力電子應(yīng)用的關(guān)鍵要求，其中柵槽刻蝕工藝是最早實(shí)現(xiàn)gan增強(qiáng)型器件的技術(shù)之一。傳統(tǒng)的刻蝕工藝主要在常溫下進(jìn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)刻蝕所造成的晶格損傷的原位恢復(fù)和刻蝕殘留物的及時(shí)清除，造成器件輸出電流的急劇降低，成為制約該技術(shù)在gan功率電子領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸。微電子所gan功率電子器件研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)耐高溫刻蝕掩模技術(shù)，創(chuàng)新性地采用高溫柵槽刻蝕工藝顯著降低對(duì)溝道二維電子氣的損傷，提高了刻蝕殘留物的揮發(fā)。同時(shí)采用自主研制的臭氧輔助原子層沉積技術(shù)，制備出高絕緣、低缺陷的al2o3柵介質(zhì)，有效抑制了柵極漏電流。結(jié)合以上兩項(xiàng)創(chuàng)新（如圖1所示），最終研制出閾值電壓+1.6v，脈沖輸出電流高達(dá)1.13a/mm，關(guān)態(tài)功耗僅為6×10-8w/mm的gan增強(qiáng)型mis-hemt器件。相對(duì)于常溫刻蝕制備的mis-hemt器件（輸出電流0.42a/mm），高溫刻蝕輸出電流提高了將近兩倍（如圖2（a）和（b）所示）。

　　該增強(qiáng)型mis-hemt器件在4ghz下的脈沖輸出功率達(dá)到5.76w/mm，功率附加效率57%，高于國(guó)際上報(bào)道的閾值電壓超過(guò)+1.5vmis-hemt器件的功率性能（如圖2（c）所示）。該增強(qiáng)型ganmis-hemt的成功研制突破了柵槽刻蝕技術(shù)制備gan功率電子器件的瓶頸，為進(jìn)一步提高氮化鎵電子器件的工作頻率（10mhz以上）和轉(zhuǎn)換效率奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。

　　該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金和香港政府創(chuàng)新技術(shù)基金的資助。研究成果在半導(dǎo)體研究領(lǐng)域權(quán)威網(wǎng)站semiconductortoday上報(bào)道，即將發(fā)表于2015年8月的ieeeelectrondeviceletters。