深圳平湖实验室GaN课题组5项研究成果亮相第15届国际氮化物半导体会议ICNS-15
本月，第15届国际氮化物半导体会议（International Conference on Nitride Semiconductors，ICNS）在瑞典马尔默召开。ICNS-15是氮化物半导体领域国际学术会议，展示了基于III类氮化物半导体的材料和器件的具有高度影响力的科学和技术进展。ICNS-15 汇集了来自 37 个国家/地区的研究人员，分享他们的最新突破，交流思想，并推动氮化物半导体领域的发展。
本次会议，深圳平湖实验室GaN器件及工艺课题组展示了5项成果（1篇口头报告，4篇墙报），就GaN器件的p-GaN栅极可靠性、100 V高性能器件、650 V先进集成平台进行了报道。这五篇报告的第一作者为吴妍霖、刘轩、冯超、姜作衡、吴克平和陈嘉伟（共同一作），通讯作者为David Zhou和万玉喜。GaN首席科学家David Zhou和吴妍霖博士出席本次会议，进行学术分享、展示和交流。此外，吴妍霖博士担任了Power Electronic 2 (Reliability)的单元主席。
1.吴妍霖博士发表了主题为《A 650 V GaN Monolithic Integration Platform Featuring Low Capacitance and High-Performance Passive Components》的演讲报告，介绍了深圳平湖实验室先进的650 V集成平台性能。该平台包括650 V增强型器件、650 V耗尽型器件、p-GaN电容器、MIM电容器、M/2DEG电容器、2DEG电阻器、金属电阻器。其中，650 V增强型器件具有较小的输出电容，有利于降低开关损耗；耗尽型器件实现了1 V的低阈值电压，易于与低阈值电压的增强型器件匹配。
2.刘轩博士在论文《The Influence of Partially and Fully Depleted p-GaN Layer on Threshold Voltage Instability in p-GaN Gate HEMTs》中，通过对比实验揭示了p-GaN层耗尽状态（部分耗尽与完全耗尽）对阈值电压漂移的关键作用：在正向栅应力下，完全耗尽p-GaN结构表现出更低的阈值电压正漂移，这源于未激活受主杂质能免于电子-空穴补偿效应；在负向栅应力下，完全耗尽p-GaN在高应力下具有快速增大的阈值正漂，主要原因是肖特基结附近较低电子势垒有助于电子注入并积累。
3.冯超博士在论文《Switching Characteristics of p-GaN Schottky-gate AlGaN/GaN HEMTs: Impact of Gate Offset》中，通过对比实验研究了不同的栅极偏移对器件器件开关特性的影响，并且利用电感负载半桥双脉冲测试电路捕捉了五种具有不同栅极偏移器件的开关波形。实验结果表明，随着栅极偏移的减小，器件的上升时间、下降时间、开启延迟均会随之减小。而器件的关断延迟则会随着栅极偏移的减小而增加，趋势表明器件电容处存在复杂的充电/放电动态，其潜在机制将会通过TCAD模拟和电容-电压分析进行进一步研究。
4.姜作衡博士在论文《Evaluation of Doping Concentration-Dependent Static Performance of p-GaN HEMTs under Adequately Activated Conditions》中，通过对比实验揭示了p-GaN层Mg掺杂对器件基础特性的影响：降低Mg掺杂浓度可以有效降低栅极漏电、提高栅极击穿电压。Mg掺杂浓度还会影响器件在高漏极偏置下的漏电流，且随着掺杂浓度的改变表现出不单调的趋势。研究者认为这种不单调的现象与栅极区域陷阱捕获电子有关。
5.吴克平和陈嘉伟（共同一作）在论文《Ultralow Specific On-Resistance in p-GaN Gate HEMTs Enabled by Optimized AlN Spacer Design》中，通过外延AlN工程结合特殊工艺制程与器件设计，在实现大幅增加外延沟道2DEG迁移率的前提下，同步实现器件阈值电压提升与比导通电阻降低，100 V 电压等级GaN E-HEMT器件比导通电阻为14.46 mΩ·mm2，性能处于行业先进水平。
本次会议上，深圳平湖实验室团队将GaN领域的研究成果展示在国际学术舞台上，让国际氮化物领域的专家学者了解到实验室的科研实力与平台能力，进一步提高了深圳平湖实验室在国际学界的影响力。
撰稿 | 吴妍霖
校对 | David Zhou
