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III 族氮化物InAlN 半导体异质结研究进展
由于在高频和高功率固态微波电源设备中的巨大潜在应用，基于GAN的高电子迁移式晶体管（HEMTS）在过去的二十年中引起了很多关注，并且在实现市场商业化方面取得了巨大进展。为了进一步提高设备性能，尤其是在高压，高级材料和设备制造过程中，提出了新颖的设备结构和设计的高操作频率和设备可靠性。在提出的方法中，由于其独特的优质材料特性，基于Inaln的晶格匹配的异质结构可能成为下一个下摆的首选。在本文中，结合了III III化合物半导体材料和设备领域的相对研究工作，我们简要综述了基于Inaln基于Inaln的异质结构半导体组合的艺术状态的进展。基于对基于INALN的异质结构的外延生长的分析，我们讨论了提出的脉冲（表面反应增强）金属有机化学蒸气沉积（MOCVD）的优势和成就，用于INALN/GAN异质结构的外交。
具有再生长接触和截止/... 的 Si 基 GaN HEMT
摘要 — 本研究展示了 Si 衬底上 GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的高频和高功率性能。使用 T 栅极和 n ++ -GaN 源/漏接触，栅极长度为 55 nm、源漏间距为 175 nm 的 InAlN/GaN HEMT 的最大漏极电流 ID,MAX 为 2.8 A/mm，峰值跨导 gm 为 0.66 S/mm。相同的 HEMT 表现出 250 GHz 的正向电流增益截止频率 f T 和 204 GHz 的最大振荡频率 f MAX。ID,MAX、峰值 gm 和 f T -f MAX 乘积是 Si 上 GaN HEMT 中报道的最佳乘积之一，非常接近最先进的无背势垒 SiC 上耗尽型 GaN HEMT。鉴于 Si 的低成本和与 CMOS 电路的高兼容性，Si 上的 GaN HEMT 对于成本敏感的应用特别有吸引力。
AlN/GaN/AlN 高电子器件中 94 GHz 时为 2.2 W/mm
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]