GaN 功率器件具有高臨界擊穿場強、高開關頻率、高轉換效率等優點，在快充、電源、數據中心、電動汽車等領域具有廣闊的應用前景。GaN 功率器件通常制備在基于硅或藍寶石襯底的 AlGaN/GaN 異質結上。由于硅和藍寶石襯底的熱導率較低，降低器件的功耗可以簡化硅或藍寶石襯底上 GaN 功率器件的散熱設計。

近年來，AlGaN/GaN/AlGaN 雙異質結(DH)高電子遷移率晶體管(HEMT)由于其低漏電和低關態功耗而得到了廣泛的研究。通過優化材料的結晶質量和設計新穎的器件結構，提高了 DH-HEMT 的性能。雖然近年來對 DH-HEMT 的研究在耐壓和靜態功耗方面取得了很大的突破，但對 DH-HEMT 的動態特性和可靠性的研究相對較少。此外，還需要進一步提高 DH-HEMT 的擊穿電壓，降低功率損耗，以滿足電動汽車和充電設備等眾多應用的需求。然而，要制造出同時具備高擊穿電壓、低亞閾值擺幅、低漏電、低動態導通電阻退化和高可靠性的 DH-HEMT 是極其困難的。

為了進一步提高 DH-HEMT 的性能，在這項研究中，我們設計了一種具有歐姆 / 肖 特 基 復 合 漏 極 結 構 和 Al2O3/SiO2 疊 層 鈍 化 結 構 的Al0.3Ga0.7N/GaN/Al0.1Ga0.9N DH-HEMT，如圖 1 所示，該器件具有  10-8 mA/mm 的低泄漏電流、超過1010 的高開關比和較低的亞閾值擺幅 63 mV/dec。如圖 2 所示，在 200℃的高溫測試條件下，該器件仍具有 109 的高開關比，在柵偏壓為-20V、-10V 和 2 V 時，器件的閾值電壓漂移量小于 0.25 V，該器件表現出良好的高溫特性和閾值電壓的穩定性。此外，如圖 3 所示，所制備的器件具有超過3000 V的高擊穿電壓和極低的關態功耗，在 650 V 的靜態漏壓偏置點下，器件的動態導通電阻退化量被抑制在 30%以下。這些優異的結果表明該器件在高溫、大功率應用中具有巨大潛力。

Yutong Fan, Xi Liu, Ren Huang, Yu Wen, Weihang Zhang, Jincheng Zhang, Zhihong Liu & Shenglei Zhao. High-Breakdown-Voltage (>3000V) and Low-Power-Dissipation Al0.3Ga0.7N/GaN/Al0.1Ga0.9N Double-Heterostructure HEMTs with Ohmic/Schottky Hybrid Drains and Al2O3/SiO2 passivation. Sci China Inf Sci, doi:10.1007/s11432-022-3707-2

作者簡介

樊昱彤，西安電子科技大學，博士研究生

張葦杭，西安電子科技大學，副教授

張進成，西安電子科技大學，教授

（來源：中國科學信息科學）