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为了了解聚碳酸酯 (PC) 和磁控溅射金属氮化物薄膜之间的界面键形成,通过从头算模拟和 X 射线光电子能谱对 PC | X 界面 (X = AlN、TiN、(Ti,Al)N) 进行了比较研究。模拟预测界面处会出现显著差异,因为 N 和 Ti 与聚合物的所有功能团形成键,而 Al 仅与原始 PC 的碳酸酯基团选择性反应。与模拟结果一致,实验数据表明 PC | AlN 和 PC | (Ti,Al)N 界面主要由界面 C ─ N 键定义,而对于 PC | TiN,界面形成还以大量 C ─ Ti 和 (C ─ O) ─ Ti 键为特征。结合键强度计算和测得的界面键密度表明,PC | (Ti,Al)N 界面最强,其次是 PC | AlN,而预测最弱的是 PC | TiN 的强界面 C─N 键密度较低。本研究表明,所采用的计算策略能够预测 PC 和金属氮化物之间的界面键形成,并且可以合理地假设本文提出的研究策略可以很容易地适应其他有机|无机界面。
我们对基于 Al x Ga 1 x N 量子阱通道的 AlN/AlGaN/AlN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的电气特性进行了成分依赖性研究,其中 x ¼ 0.25、0.44 和 0.58。这种超宽带隙异质结构是下一代射频和电力电子器件的候选材料。使用选择性再生长的 n 型 GaN 欧姆接触会导致接触电阻随通道中 Al 含量的增加而增加。DC HEMT 器件特性表明,对于 x ¼ 0.25、0.44 和 0.58,最大漏极电流密度分别从 280 mA/mm 逐渐降低到 30 mA/mm 再到 1.7 mA/mm。与此同时,这三个 HEMT 的阈值电压 (幅度) 同时从 5.2 V 降低到 4.9 V 再到 2.4 V。这一关于 Al 组分 x 对晶体管特性影响的系统实验研究为在 AlN 上设计用于高电压和高温极端电子器件的 AlGaN 通道 HEMT 提供了宝贵的见解。
摘要 — 展示了 SiC 衬底上的外延 AlN 薄膜体声波谐振器 (FBAR),其一阶厚度扩展模式为 15-17 GHz。对于 15 GHz epi-AlN FBAR,其品质因数 Q max ≈ 443、机电耦合系数 k 2 eff ≈ 2 . 3 % 和 f · Q ≈ 6 . 65 THz 品质因数在 Ku 波段 (12-18 GHz) 中名列前茅。具有高品质因数的干净主模式使此类 epi-AlN FBAR 可用于具有干净频带和陡峭抑制的 Ku 波段声波滤波器。由于这种外延 AlN FBAR 与 AlN/GaN/AlN 量子阱高电子迁移率晶体管 (QW HEMT) 共享相同的 SiC 衬底和外延生长,因此它们非常适合与 HEMT 低噪声放大器 (LNA) 和功率放大器 (PA) 进行单片集成。
图3给出了不同AlN间隔层厚度下二维电子气密度的变化。间隔层厚度越高,片状电荷密度(ns)越好,在0.5nm~2nm之间与AlN间隔层厚度几乎呈线性关系。电子密度的增加是由于压电和自发极化的影响。由于明显的极化效应,AlN间隔层可能引起偶极散射增加,结果二维电子气迁移率下降。在此临界厚度以下,间隔层增强了导带位移,有效降低了波函数对AlN势垒的穿透,从而降低了合金无序扩散的影响。电子片密度为1.81×1013cm-2,与[15]中计算的1nm AlN层电子片密度大致相同。
FR-AlN-ST 是一种先进的结构氮化铝陶瓷,采用高温液相烧结制成。它是一种完全致密的棕褐色结构陶瓷,能够使用近净形状和金刚石研磨工艺制成。由于钠和二氧化硅浓度较低,它非常适合要求高导热性的半导体、商业和航空航天应用。FR-AlN-ST 的热膨胀率与钨和钼的热膨胀率非常匹配,因此可以创建能够在各种工作温度下工作的密封组件。添加氧化钇以实现液相烧结,还可以提高传统 Mo/Mn 和 Mo/Mn/W 厚膜金属化系统的粘合强度。
通过AlGaN/GaN/InGaN结构实现8 W mm 1,通过N极性GaN HEMT实现94 GHz时8 W mm 1 [3]。这些结果对于商业(5G及以上、汽车雷达)和国防(SATCOM、雷达)应用越来越重要,所有这些应用都在向毫米波频率范围(30 – 300 GHz)推进。为了进一步提高GaN HEMT的优势,我们的研究小组在氮化铝(AlN)缓冲层上引入了HEMT。[4 – 6]通过用AlN替换AlGaN顶部势垒并用AlN替换典型的GaN缓冲层,AlN/GaN/AlN异质结构具有更高的热导率、改善了薄GaN通道(<30nm)的载流子限制,并且与其他传统顶部势垒材料(如AlGaN或InAlN)相比,顶部势垒具有出色的垂直可扩展性。其他研究小组也展示了基于AlN 的器件的有希望的结果,包括基于AlN 衬底的HEMT,在X 波段实现15 W mm 1 [7] ,AlN 缓冲区击穿功率为 5 MV cm 1 [8] 。已经展示了使用AlN 顶部势垒的HEMT,包括GaN HEMT 记录f T = f max 为454/444 GHz,[9 – 11] PAE 为27% ,相关输出功率为1.3 W的W 波段功率放大器,[12] 噪声系数小于2的K a 波段低噪声放大器,[13] 以及40 GHz 时为4.5 W mm 1 [14] 。所有这些器件都基于AlN/GaN/AlGaN 异质结构。 AlN/GaN HEMT 已显示出 Ga 极性 HEMT 在 W 波段的创纪录输出功率,在 94 GHz 时 P out ¼ 4 W mm 1。[15] 除了射频 (RF) HEMT 之外,氮化铝还具有单片集成大电流 GaN/AlN p 型场效应晶体管 (pFET) [16 – 18] 和晶体 AlN 体声波滤波器 [19] 的潜力,这两者都是通过 AlN 缓冲层实现的。SiC 衬底以衬底集成波导 (SIW) 和天线的形式实现了进一步的集成。[20] 这种集成生态系统被称为 AlN 平台,使高功率氮化物互补金属氧化物半导体 (CMOS)、RF 滤波器、单片微波集成电路 (MMIC) 以及 RF 波导和天线共存于一个单片芯片上。[21]
摘要我们介绍了利用激光多普勒振动仪(LDV)技术的基于氮化铝(ALN)的压电微压超声传感器(PMUT)的非线性。在谐振频率上工作的PMUT将压电层激发到了强非线性区域。观察到非线性现象,例如频移和非平面外位移幅度。使用压电非线性的数学模型用于分析非线性行为,并随后获得了二阶压电系数。在PMUT非线性产生的大约120个谐波下,在相对较高的电压的单色AC信号下实验获得。此外,可以精心控制谐波的数量。开发了三种不同的应用程序来利用声学混合微型系统和射频(RF)领域中的谐波世代。ALN压电非线性的观察和分析可能有益于基于Aln薄片的PMUT的进一步理解。我们认为,生成的谐波可以在信号处理和调制中的多种应用中使用。
M. Beshkova*、P. Deminskyi、C.-W Hsu、I. Shtepliuk、I. Avramova、R. Yakimova 和 H. Pedersen Docent M. Beshkova 电子研究所,保加利亚科学院 72 Tzarigradsko Chaussee Blvd, 1784 Sofia, Bulgaria 电子邮件:mbeshkova@yahoo.com P. Deminskyi 博士、Dr. C.-W Hsu,I. Shtepliuk 博士,林雪平大学物理、化学和生物系 SE-58183 林雪平,瑞典 保加利亚科学院普通与无机化学研究所讲师 I. Avramova。 G.邦切夫街BL。 11,1113 索非亚,保加利亚 R. Yakimova 教授,H. Pedersen 教授 林雪平大学物理、化学和生物系 SE-58183 林雪平,瑞典 关键词:AlN、SiC、石墨烯、ALD、SEM、AFM、XPS 摘要
摘要 — 本研究介绍了一种有前途的微加工技术,该技术采用无硅 (SON) 工艺在深度为 1 μ m 的真空腔上形成厚度为 2 μ m 的连续单晶硅膜。利用 SON 工艺,已在 8 英寸硅晶片上展示了高填充因子压电微机械超声换能器 (pMUT) 阵列,腔体宽度范围从 170 μ m 到 38 μ m。器件采用 15% 钪掺杂氮化铝作为 pMUT 的压电层,适用于空气耦合和水耦合应用。空气耦合 pMUT 的峰值位移频率为 0.8 至 1.6 MHz,Q 因子在 120 至 194 之间。水耦合 pMUT 阵列显示,在距离 20 毫米的 DI 水中,针式水听器测量的传输压力范围为 0.4 至 6.9 kPa/V,峰值频率在 5 至 13.4 MHz 之间,分数带宽为 56% 至 36%。本文提出的压电 SON 工艺有可能在低成本、高产量 pMUT 制造中获得关注。