二维镁插层GaN

阈值电压升2.9伏

在GaN异质结构中原位形成自终止的二维镁层，通过局域应变和极化反转提升空穴浓度，使P-GaN栅HEMT的阈值电压大幅提高，同时抑制电流崩塌和跨导退化。

Yuanhong, Shi · Dong, Zilong · Wang, Jiangwen · 国地 · Li, Wanpeng · 沙巍 · Li, Zekun · Yang, Zhen · 张继周 · Liu, Jitao · Te, Xu · 胡卫国 · 王中林 · 翟俊宜

Nature Communications 2026

参数信息

阈值电压

4.3 V

技术优势

阈值电压提升至4.3 V

二维镁层诱导局域应变和极化反转，产生原子尺度极化场，将平均有效空穴浓度提升数倍，从而显著抬高阈值电压。

跨导退化被抑制

与常规提升阈值电压的方法相比，该技术减缓了跨导和输出电流的下降，保持器件驱动能力。

电流崩塌显著减弱

通过高效的垂直空穴注入机制，该结构大幅抑制了电流崩塌效应，提升动态性能。

应用场景

• GaN功率器件：提高阈值电压防止误开启，同时抑制电流崩塌，适合高压大功率开关器件。
• 功率半导体应用：提升器件耐压与动态可靠性，可用于电源转换和电机驱动等功率电路。
• 光电器件：极化场调控可用于提高LED或激光器中的空穴注入效率。
• 高速电子器件：抑制电流崩塌有助于保持高频开关下的输出电流稳定性。
• 微电子制造：该二维镁层可在异质结构中原位自终止形成，便于集成到现有外延工艺中。