11月16日，圍繞氮化鎵及其它新型寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件技術(shù)設(shè)置的專(zhuān)題分會(huì)，由山東大學(xué)校長(zhǎng)、教授張榮，北京大學(xué)物理學(xué)院教授、北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合研究中心主任張國(guó)義，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)教授、美國(guó)工程院院士Fred C. LEE聯(lián)合坐鎮(zhèn)，召集了全球頂級(jí)專(zhuān)家精英，打造一場(chǎng)氮化鎵等第三代半導(dǎo)體電力電子器件的盛會(huì)。會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)十分火爆，受場(chǎng)地限制，很多與會(huì)代表都站著聽(tīng)完會(huì)議，火爆程度可想而知！

　　會(huì)上，來(lái)自中山大學(xué)教授劉揚(yáng)作了“硅襯底采用選擇性區(qū)域生長(zhǎng)高質(zhì)量MOS界面的槽柵增強(qiáng)型GaN MOSFET”研究報(bào)告。他在報(bào)告中介紹到，Si襯底上凹槽柵增強(qiáng)型GaN MOSFET 器件在業(yè)界被認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向。由于MOS柵界面存在嚴(yán)重的電子俘獲效應(yīng)，其一直面臨閾值電壓的不穩(wěn)定性問(wèn)題。作為一種可選方案，選區(qū)外延技術(shù)（SAG）被用于實(shí)現(xiàn)器件的增強(qiáng)型特性，其原理是通過(guò)再生長(zhǎng)薄層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而自然形成凹槽柵。

 

　　SAG方案的主要目的之一是獲得無(wú)晶格損傷的槽柵結(jié)構(gòu)，然而，由于選區(qū)外延工藝未能得到優(yōu)化，這一優(yōu)勢(shì)在我們之前的工作中并未充分得以體現(xiàn)。而選區(qū)生長(zhǎng)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量是這種器件關(guān)鍵之一。最近，我們通過(guò)將SAG界面與2DEG界面相分離以及抑制背景Si 施主雜質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)一次外延同等質(zhì)量的高性能AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的再生長(zhǎng)。

 

　　劉揚(yáng)表示，基于這一優(yōu)化的SAG工藝，我們成功制備了一種具有高質(zhì)量MOS界面特性的增強(qiáng)型GaN MOSFET器件。相比于干法刻蝕（ICP）工藝制備的MOSFET，SAG MOSFET器件在柵極區(qū)域幾乎不存在電子的俘獲效應(yīng)，顯示出極端低的閾值電壓回滯和低的開(kāi)啟電阻等優(yōu)異特性。進(jìn)而，閾值電壓回滯與柵區(qū)GaN晶格損傷引起的俘獲效應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)性被確認(rèn)。這表明采用SAG技術(shù)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的GaN MOSFET功率器件是一種實(shí)際可選的方案。

 

　　同時(shí)，劉揚(yáng)還表示，基于AlN/GaN超晶格緩沖層技術(shù)制備Si上GaN外延材料，并針對(duì)材料生長(zhǎng)中存在的應(yīng)力問(wèn)題開(kāi)展了系列研究。首先，我們確認(rèn)了此種外延結(jié)構(gòu)中GaN材料的拉曼應(yīng)力特征譜；觀測(cè)到該結(jié)構(gòu)中表征GaN應(yīng)力狀態(tài)的常規(guī)GaN E2H特征峰出現(xiàn)了雙峰現(xiàn)象，確認(rèn)了主峰來(lái)自于頂層GaN，而衛(wèi)星峰是來(lái)自于超晶格結(jié)構(gòu)中GaN，這一發(fā)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)AlN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)的Si上GaN材料的應(yīng)力調(diào)控提供了有效的觀察窗口。

 

　　此外，他也確認(rèn)了C摻雜引入的應(yīng)變態(tài)與C原子在GaN晶格中并入位置之間的關(guān)聯(lián)性。這些研究為制備高擊穿電壓的功率開(kāi)關(guān)器件奠定了材料基礎(chǔ)。