超薄AlN缓冲层

消除kink效应

以200 nm AlN替代传统微米级缓冲结构，实现GaN HEMT直流输出特性的kink抑制和电流崩塌显著改善。

Guangjie, Gao · 刘志宏 · Hao, Lu · Du, Hanghai · Xing, Weichuan · Hu, Wei · 冯欣 · 周弘 · 张进成 · 74227950

Applied Physics Letters 2025

具体参数

击穿电压

{'zh': '106', 'en': '106'} V

热阻降低比例

{'zh': '14.9', 'en': '14.9'} %

栅长

{'zh': '190', 'en': '190'} nm

技术优势

kink效应消失

薄AlN缓冲层使得直流输出特性中几乎看不到kink效应，通常影响GaN场效应管线性度的沟道电场不均匀分布被有效抑制。

电流崩塌显著低

脉冲直流测量中，薄AlN器件对陷阱相关的电流崩塌表现出更强的抑制，这意味着动态工作下的能量损失更小。

击穿电压提升一半

相较于厚GaN缓冲器件，击穿电压从70 V提升至106 V，更高的工作电压裕度为射频功率放大提供直接支撑。

散热更好

红外表面测温证实薄AlN缓冲器件的热阻比厚GaN缓冲器件低14.9%，高功率工作时的温升更小，可靠性提升。

应用场景

• GaN射频器件：消除kink效应、提高击穿电压，直接提升射频功率放大器的线性度和输出功率。
• 高频电源管理：低热阻和抑制电流崩塌的特性让高频开关电源在高功率下更可靠。
• MEMS谐振器：薄AlN缓冲层的氮化镓与硅衬底界面质量高，有助于降低MEMS声学谐振器的机械损耗。
• 光电集成：更薄的外延结构利于硅基光子集成，减少光波导耦合损耗。