會(huì)上，南京大學(xué)副研究員徐尉宗帶來(lái)了“面向高可靠性、高能效應(yīng)用的GaN HEMT增強(qiáng)型器件技術(shù)”的主題報(bào)告，報(bào)告從p-GaN帽層增強(qiáng)型器件柵壓擺幅受限的物理機(jī)制分析出發(fā)，結(jié)合新型柵極結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，包括pn結(jié)帽層結(jié)構(gòu)、極化摻雜p型帽層結(jié)構(gòu)等，系統(tǒng)討論柵極設(shè)計(jì)對(duì)器件可靠性及動(dòng)態(tài)損耗的影響規(guī)律，總結(jié)出潛在的面向高可靠性、高能效應(yīng)用的GaN HEMT增強(qiáng)型器件技術(shù)。

 

同時(shí)，報(bào)告系統(tǒng)分析了無(wú)體二極管的器件結(jié)構(gòu)對(duì)GaN HEMT器件反向續(xù)流以及抗瞬態(tài)能量沖擊能力的影響，并結(jié)合所在團(tuán)隊(duì)在GaN功率二極管方面的研究成果，總結(jié)介紹了具有高可靠、高能效優(yōu)勢(shì)的AlGaN/GaN基功率電子集成方案。

 

報(bào)告指出，有限的正柵壓擺幅是限制p型帽層結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型GaN HEMT器件可靠性的重要因素；采用pn結(jié)帽層結(jié)構(gòu)、以及基于漸變In組分InGaN材料實(shí)現(xiàn)的p型極化摻雜帽層結(jié)構(gòu)可有效抑制器件在正向柵壓下的柵極漏電流，并提升柵極正向擊穿電壓。高柵極耐壓一方面可以提高器件的柵極可靠性，特別是面對(duì)高dv/dt開(kāi)關(guān)條件下的柵壓振蕩或過(guò)沖；同時(shí)，也兼容更成熟、成本也更低的10-12V柵極驅(qū)動(dòng)方案，可實(shí)現(xiàn)器件更高柵壓的工作，不僅可以增加器件的工作電流，還可以獲得更快的器件開(kāi)啟過(guò)程，實(shí)現(xiàn)器件動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)損耗的降低。

 

另一方面，與功率MOSFET通過(guò)體二極管實(shí)現(xiàn)器件反向續(xù)流以及對(duì)瞬態(tài)能量的雪崩泄放不同，GaN HEMT器件中由于沒(méi)有體二極管，雖然可以通過(guò)第三象限工作進(jìn)行反向續(xù)流，但相應(yīng)開(kāi)啟電壓偏高，因此能耗較高；同時(shí)，AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件并不具備雪崩擊穿泄放能力，其在瞬態(tài)能量沖擊下主要通過(guò)LC振蕩實(shí)現(xiàn)能量耗散，但相應(yīng)的振蕩電流和非鉗位電壓會(huì)帶來(lái)新的器件可靠性問(wèn)題。針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)混合陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了具有低開(kāi)啟電壓和瞬態(tài)能量沖擊下阻性泄放能力的AlGaN/GaN肖特基勢(shì)壘二極管器件，通過(guò)與GaN E-HEMT源漏端的反向并聯(lián)，可以在降低開(kāi)關(guān)管反向?qū)〒p耗的同時(shí)，提高器件抗瞬態(tài)能量沖擊的能力，有利于實(shí)現(xiàn)更可靠的AlGaN/GaN基功率器件及集成應(yīng)用。

 

 

徐尉宗，博士，從事寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究，主要研究方向：GaN基功率電子器件、寬禁帶半導(dǎo)體基光電子器件。在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文40余篇，其中以第一作者/通訊作者在IEEE EDL/TPE, Nano Letters等國(guó)際知名期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文19篇，主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目及省部級(jí)項(xiàng)目4項(xiàng)。