科研进展 | 信息学院邹新波课题组在氮化镓半导体材料器件领域取得科研进展

作为新一代半导体材料，氮化镓（GaN)具有禁带宽度大、临界击穿电场高、饱和电子漂移速度高等特点。基于氮化镓材料的高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor, HEMT）可实现优异的正向导通性能和反向击穿特性，在能源转换和5G高频通信等领域具有广阔的应用前景。近日，上海科技大学信息学院邹新波课题组在氮化镓器件领域取得了两项新进展，相关工作分别发表在微电子器件国际知名期刊IEEE Electron Device Letters和中国国际半导体技术大会（以下称为CSTIC）上，并获得了CSTIC最佳海报奖。

基于p-GaN栅结构的增强型氮化镓晶体管具有阈值电压大于零，栅极漏电流小，漏源击穿电压大等优越的电学特性。在射频芯片模组低噪声放大器应用中，该类器件的研究将有益于抑制栅极漏电流带来的噪声，降低偏置电路设计复杂性，以及解决“失效短路”问题。邹新波课题组与复旦大学等单位合作，成功制备了与CMOS工艺兼容的p-GaN结构增强型氮化镓晶体管，并于国际上率先研究了该类晶体管应用于低噪声放大器的能力和潜力。该增强型晶体管实现了低至16.3 nA/mm的开态栅极漏电流，高达15.8 dBm的输入三阶交调点（IIP3)，以及在2 GHz工作频率下低至0.9 dB的噪声系数（NF)。

研究成果以“RF p-GaN HEMT With 0.9-dB Noise Figure and 12.8-dB Associated Gain for LNA Applications”为题发表在国际微电子器件知名期刊IEEE Electron Device Letters上，课题组硕士研究生周隽民为论文第一作者，信息学院邹新波教授为论文通讯作者，上海科技大学为论文的第一完成单位。

中国国际半导体技术大会（China Semiconductor Technology International Conference,以下简称CSTIC 2023）是中国年度半导体技术盛会之一，也是亚洲最大的世界级半导体技术研讨会之一。6月26日至6月27日，CSTIC 2023在上海国际会议中心举行，汇聚了来自美国、日本、以色列、韩国、德国、新加坡、英国、俄罗斯、中国台湾、中国香港等15个国家和地区的724名听众。

信息学院邹新波课题组参与了海报展示。经会议现场投票、大会主席团推荐和评审，该成果从180多篇海报中脱颖而出，荣获最佳海报大奖。

本次工作中，研究人员探究了不同剂量的14.9MeV中子辐照引起的GaN肖特基二极管(SBD)的载流子去除效应和深能级陷阱特性。随着中子辐照剂量增加至8×1014n/cm2，研究人员观察到n-GaN SBD阈值电压有正向漂移和载流子去除效应。通过深能级瞬态谱发现，激活能约为0.21eV的电子陷阱，经过中子辐照后，陷阱浓度和捕获截面大幅增加。并且，中子辐照后的样品中，检测出了新的深能级陷阱（激活能约为0.64eV)，其陷阱浓度最大。通过进一步对电容瞬态振幅与脉冲宽度的对数依赖关系分析，发现新产生的陷阱与器件中存在的扩展缺陷有关。本工作揭示了GaN基SBD器件耐受高剂量中子辐射的优异特性。

该成果题为：Neutron Irradiation Induced Carrier Removal and Deep-level Traps in n-GaN Schottky Barrier Diodes。 信息学院硕士研究生睢金和博士研究生陈嘉祥为共同第一作者，信息学院邹新波教授为论文通讯作者，上海科技大学为论文的第一完成单位。