第三代半導體氮化鎵微波器件具備高頻、高效、大功率等特點，在新一代移動通信中應用潛力巨大。這一特定領域的突破標志著寬禁帶半導體產業邁向新的高地。誰掌握著技術的高地，誰就擁有更多的話語權。

 

 

　　2018年10月23-25日，第十五屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2018）暨2018國際第三代半導體論壇（IFWS 2018）在深圳會展中心舉行。其中，24日上午由中國電子科技集團第十三研究所、蘇州能訊高能半導體有限公司支持協辦的“第三代半導體微波射頻技術分會”在河北半導體研究所副所長蔡樹軍和蘇州能訊高能半導體有限公司董事長張乃千共同主持下成功召開。

 

　　“第三代半導體微波射頻技術分會”作為論壇重要技術分會之一，中科院半導體研究所所長助理、研究員張韻分享了《III族氮化物基射頻HEMT、HBT與濾波器》研究報告。他介紹說，III族氮化物材料具有禁帶寬度大、擊穿電場強、二維電子氣遷移率高、高聲速等優點，是研制高性能高電子遷移率晶體管（HEMT）、異質結雙極晶體管（HBT）和高頻濾波器等射頻器件的理想材料。

　　氮化鎵太赫茲HEMT研究中，短溝道效應導致的跨導降低，將直接影響器件頻率特性。盡管高鋁組分與超薄勢壘外延結構可以緩解短溝道效應帶來的問題，但同時也引起了歐姆接觸難以制備的問題。選區再生長n+GaN源漏電極，可以為HEMT器件提供一個良好的歐姆接觸特性。本文通過MOCVD再生長，實現了界面電阻僅0.004Ω·mm的選區再生長歐姆電極，并實現了154GHz最大振蕩頻率與64GHz截止頻率。

 

　　張韻研究員表示，MOCVD選區外延n-AlGaN發射區并成功制備出AlGaN/GaN HBT器件。發射區面積為20×20μm2的器件Gummel plot測試顯示直流電流增益為100，在國際上報道的選區外延GaN基HBT中處于領先水平。器件開啟電壓小于1V，膝點電壓小于6.5 V，電流密度達到8 kA/cm2，擊穿電壓為97V@1μA，對應擊穿場強約1.9 MV/cm。另外，我們發現，隨著器件面積的減小，電流增益持續增加，這有利于獲得高性能的射頻HBT器件，實現在下一代通信中的應用。并在報告中詳細介紹了射頻器件性能。

 

　　他認為，受限于鈮酸鋰聲速較低(3400-4000 m/s)，商用鈮酸鋰基聲表面波（SAW）濾波器工作頻率通常低于3 GHz，難以滿足通訊系統頻率不斷提升的需求，因此基于高聲速AlN薄膜(5600-6000 m/s)的高頻SAW濾波器成為研究熱點。分別在鈮酸鋰襯底和AlN/藍寶石襯底上制備出叉指寬度為2 μm的SAW濾波器，鈮酸鋰SAW濾波器的中心頻率為426.7 MHz，而AlN基SAW 濾波器的中心頻率高達703.3 MHz，為鈮酸鋰器件的1.65倍。制備的AlN基SAW諧振器的品質因數為1347，AlN基SAW 濾波器的插入損耗為8.71 dB。實驗結果表明AlN材料在超高頻濾波器、傳感器方面具有重要的應用前景。根據會議資料整理，如有出入敬請諒解！】