2026-01-09
高机能Ga2O3功率二极管束备要领
跟着新能源汽车、高铁以和一些极度情况下运用的需求增长，对于应相干范畴电力体系的高压高功率、抗辐射耐高温的高机能半导体电子器件愈来愈遭到存眷。氧化镓（β-Ga2O3）具备超宽禁带宽度（~4.9 eV）、高击穿电场（～8 MV/cm）、高的热不变性及化学不变性等特色，而且可以经由过程经济高效的熔体法制备技能举行单晶生长，具备年夜范围低成本制造的潜力，被认为是将来支撑能源、信息、交通、制造等范畴快速成长的新一代半导体质料。此中，二极整流管是表现Ga2O3上风的一个主要运用，在洪宇团队经由过程于Ga2O3二极管的肖特基界面插入一层铝反映层，晋升了器件金属半导体界面的质量，取患了超低的亚阈值摆幅，降低了泄电，改善了器件的均一性及良率。
图1：Ga2O3功率二极管界面TEM图、EDS元素阐发和其电学测试成果
相干结果以“Improvement of β-Ga2O3 MIS-SBD Interface Using Al-Reacted Interfacial Layer”为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices，南科年夜微电子学院博士研究生何明浩为第一作者，该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。
基在AlGaN/GaN HEMT器件的柴油策动机含碳燃烧颗粒物传感器
于内燃机中，碳氢燃料的燃烧会孕育发生固体含碳颗粒物，造成年夜气污染，严峻者会致使心肺和其他相干康健问题。在洪宇传授团队基在AlGaN/GaN HEMT器件开发了用在探测废气中污染微颗粒的PM传感器，传感器外貌颗粒物接收速度到达0.25 μg/min，于20秒后获得5.52%的相应以和4.44 mA的年夜旌旗灯号颠簸，实现了快速相应时间，解决了传统程度插指电极（IDE）碳颗粒物传感器中遍及存于的死区时间问题。器件响应旌旗灯号于颗粒物沉积10分钟后到达34.72%（27.94 mA）的峰值，而且于600 °C的空气情况中热再生后可以或许依旧运行。
相干结果以“Application of a gateless AlGaN/GaN HEMT sensor for diesel soot particulate detection”为题发表于Sensors and Actuators: B Chemical，南科年夜深港微电子学院研究助理传授Robert Sokolovskij为第一作者，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。
图2：PM传感器（a）器件横截面与（b）顶视示用意
图3：（a）无栅传感器输出曲线随颗粒物沉积时间变化；（b）及（c）为20秒沉积时间后的传感器外貌SEM图；（e）PM沉积后及（f）600 °C热再生后的器件图。
具备片上光电探测器的GaN基白光发光二极管
李携曦课题组提出于GaN基外延芯片上集成光源及微型光电探测器，以监测发光强度变化，并经由过程笼罩荧光粉实现白光照明。经由过程理论仿真模仿，探究了探测器位置与探测效率的瓜葛，并经由过程试验验证了模仿成果的正确性。与位在边沿的探测器比拟，位在中央位置的设计可以实现58%的光强检测效率晋升。研究还有发明，片上探测器的探测能力与传统的外部光电探测器相称，其相应时间小在1μs。相干结果以“Phosphor-Based InGaN/GaN White Light-Emitting Diodes With Monolithically Integrated Photodetectors”为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices。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。
图4：器件道理示用意
非接触式外貌粗拙度丈量器件
李携曦课题组研究陈诉了用在外貌粗拙度丈量的微型GaN器件的制造及表征。经由过程晶圆级工艺制造的单片GaN器件可提供发光及光电检测功效，丈量光波颠末差别粗拙度界面反射后的强度变化，从而可以或许检测到0.025μm到1.6μm的平均外貌粗拙度规模。研究职员将传感机能与光纤计量举行比力，证实了实在时监测运动外貌粗拙度的能力。本器件具备非接触、非粉碎性、布局紧凑、操作简朴、原位丈量能力等长处，对于现实及工业外貌计量运用具备主要价值。
相干结果以“A Miniature GaN Chip for Surface Roughness Measurement”为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices。论文第一作者为深港微电子学院2021级博士生尹嘉豪。
图5：（a）于平滑及粗拙样品上丈量的器件侧视光学图象；（b）于高及低外貌粗拙度下发生的光散射示用意。
高机能GaN条形发光二极管
李携曦课题组提出了一种尺寸为7500μm×300 μm的GaN条形发光二极管(LED)。经由过程优化的电极设计，电流可以匀称地注入颀长的芯片中，实现匀称的光漫衍，无需利用外部光学元件。与传统的方形LED比拟，条形LED的出光功率于400mA及1000mA的驱动电流下别离晋升了29.3%及57.9%。经由过程用黄色荧光粉薄膜笼罩芯片，也能够证实白光发射。条形LED具备降低发光强度密度、匀称照明及提高光输出的长处，不仅合用在各类照明运用，还有可以用作显示屏的违光单位。相干结果以“High-Performance III-Nitride Light-Emitting Diode Stripes”为题发表于IEEE Transactions on Electron Devices。论文配合第一作者为南科年夜拜候硕士生金浩天及博士生陈亮。
图6：（a）传统方形LED及（b）本研究提出的条形LED的光学图象。
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/9444549
二、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400521013794?via%3Dihub
三、https://ieeexplore.ieee.org/document/9263328
四、https://ieeexplore.ieee.org/document/9521571
五、https://ieeexplore.ieee.org/document/9528852
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吴静涛与大家共同探讨了一个至关重要的话题：
