摘要：在综述微波功率AlGaN/GaN HFET技术发展趋势基础上,提出了二维异质结能带优化设计的新课题。从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了利用异质界面上的极化电荷来剪裁异质结能带。用极化电荷设计近矩形前势垒能增大高能热电子的隧穿势垒宽度,抑制电流崩塌。背势垒中的极化电荷强化了沟道阱的量子限制,减弱了沟道中的强场峰,能提高击穿电压和抑制电流崩塌。薄势垒层中的极化电荷强化了沟道阱的结构,降低势垒高度后能产生高密度的电子气。优化设计二维异质结构能抑制沟道中的强场峰和电流崩塌,提高击穿电压和大漏压下的输出功率。

摘要：考虑大沟道电流下外沟道局域电子气慢输运行为破坏沟道电中性,诱生空间电荷导致的能带峰势垒,提出了新的跨导崩塌模型。详细计算了不同栅压和不同沟道电流密度、即不同空间电荷密度下的场效应管能带。引入新的能带峰势垒和沟道电子跨越势垒的动态模型,解释了沟道打开过程中源电阻增大、沟道电子平均速度下降、大沟道电流下跨导下降等各类跨导崩塌行为,解释了场效应管沟道电子速度远低于异质结材料的缘由。运用沟道打开时的异质结充电和大沟道电流激励下空间电荷触发的能带峰势垒模型解释了跨导钟形曲线上升段中的电流崩塌和下降段中的跨导崩塌。深入研究了陷阱和局域电子气的相互作用,解释了可靠性加速寿命试验中的跨导曲线变化。沟道夹断的强负栅压应力产生内沟道逆压电缺陷,减弱栅电压对内沟道电子气的控制和沟道打开时跨导的上升斜率。沟道打开后的大电流应力使局域电子气与晶格碰撞产生热电子缺陷和空间电荷,抬高能带峰势垒引发外沟道堵塞,降低沟道电流,导致阈值电压正移。这一研究证明在场效应管直流和射频工作中的器件性能退化都是由陷阱同局域电子气相互作用产生的,开创了优化设计异质结能带来提高场效应管可靠性的新途径。最后讨论大沟道电流下能带峰势垒引发的外沟道堵塞和跨导崩塌在场效应管研发中的重要作用,提出了在空间电荷区上方设置专用的异质结鳍来平衡内、外沟道能带,解开场效应管中的电流崩塌、跨导崩塌、线性、器件性能退化及3 mm高频工作等难点。

摘要：从场效应管能带和能带峰耗尽的新概念出发,提出了研究GaN HFET射频工作中实时能带的新课题。运用自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程的能带计算软件详细计算了不同栅压和漏压下的实时稳态能带,由此求出各种实时能带下的局域电子气密度和局域电子气势垒。考虑从应力偏置转换到测试偏置时异质结充放电引起的非稳态能带变化,用电子状态转换及其在异质结充放电中的输运行为成功解释了各类DLTS和电流崩塌实验中的动态行为。建立起新的电流崩塌能带模型。详细比较了陷阱模型和能带模型对电流崩塌和器件射频工作的不同描述。从电流崩塌同异质结构关联研究中提出新的器件优化设计方案。

摘要：本文从半导体量子阱的量子限制效应出发,研究了布里渊区中的多能谷效应。应用这一模型导出了超晶格中的谐波直接带隙,从而解释了锗硅应变超晶格发光特性,由此设计出优化的锗硅应变超晶格结构。进而讨论了多孔硅中的 PL 和 PLE 光谱,发现多孔硅表面吸附的化学键强化了量子态中的多能谷效应,形成一种表面化学键制约量子限制态。这种新量子态中的直接带隙分波引起多孔硅的有效发光。在 GaAs/AlAs 直接带隙/间接带隙量子阱中,两种材料的不同能带结构感生出更强的多能谷混合,并且在量子阱隧穿共振中这些多能谷状态直接同异质结构外的体材料中的对应电子态联系起来,产生异质谷间转移电子效应。利用这一新的谷间转移电子效应设计并研制成高效率、大功率的毫米波异质谷间转移电子器件,使量子阱隧穿共振二极管真正步入了实用阶段。

摘要：从GaAs/AlAs量子阱的量子限制、能带混合和隧穿共振中发现了新的异质谷间转移电子效应。用它制成了定位精度高的高效谷间电子布居控制极。把这种控制极设置于耿氏有源层的阴极端,消除了器件中的死区,抑制了强场畴,产生高效的电场弛豫振荡模。通过长有源层样品的模拟设计,发现了新的触发多电子束弛豫振荡模,实现了体振荡。模拟设计得出在20～25GHz频段能获得50W以上的脉冲振荡输出,效率大于40%。

摘要：本文简要介绍了近年来微波半导体器件及集成电路的发展概况。重点阐述异质结材料生长、器件设计和工艺研究、以及微波集成电路方面的最新进展。从半导体异质结器件及其电路发展的剖析中指出了能带工程所起的重要作用。最后讨论了发展这一门新技术的要素。

摘要：介绍了能带混合量子阱中的多能谷混合和异质谷间转移电子效应。运用这一新物理效应设计制成了新的异质谷间转移电子器件。给出了器件连续波和脉冲工作时的射频振荡特性。使用多能谷有效质量理论和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟方法模拟计算了器件直流和射频工作状态下的电子运动过程。提出了新的器件射频工作模式。

摘要：讨论了Ⅲ族氮化物HFET中电流崩塌和沟道内二维电子气特性间的关联,提出了描述产生电流崩塌时电子动态运动的微观模型。栅延迟电流崩塌被归因于栅-漏电极间隙中表面态与其下沟道中的电子交换。异质结极化感应的表面电荷不稳定性和沟道中二维电子气的量子限制特性是决定电流崩塌的两个重要因素。应用这一微观模型解释了实验中观察到的电流崩塌现象。通过适当的异质结构优化设计可望研制出无电流崩塌的Ⅲ族氮化物HFET。

摘要：应用 Al Ga N/Ga N异质结中的压电极化和自发极化边界条件自洽求解了薛定谔方程和泊松方程 ,求出了异质结能带和二维电子气分布。研究了势垒层组分比、势垒层宽度、沟道层掺杂和栅电压变化对二维电子气特性的影响。着重研究了栅电压对二维电子气特性的控制作用 ,提出了使用薄势垒和重掺杂沟道的新

摘要：考虑大沟道电流下外沟道局域电子气慢输运行为破坏沟道电中性,诱生空间电荷导致的能带峰势垒,提出了新的跨导崩塌模型。详细计算了不同栅压和不同沟道电流密度、即不同空间电荷密度下的场效应管能带。引入新的能带峰势垒和沟道电子跨越势垒的动态模型,解释了沟道打开过程中源电阻增大、沟道电子平均速度下降、大沟道电流下跨导下降等各类跨导崩塌行为,解释了场效应管沟道电子速度远低于异质结材料的缘由。运用沟道打开时的异质结充电和大沟道电流激励下空间电荷触发的能带峰势垒模型解释了跨导钟形曲线上升段中的电流崩塌和下降段中的跨导崩塌。深入研究了陷阱和局域电子气的相互作用,解释了可靠性加速寿命试验中的跨导曲线变化。沟道夹断的强负栅压应力产生内沟道逆压电缺陷,减弱栅电压对内沟道电子气的控制和沟道打开时跨导的上升斜率。沟道打开后的大电流应力使局域电子气与晶格碰撞产生热电子缺陷和空间电荷,抬高能带峰势垒引发外沟道堵塞,降低沟道电流,导致阈值电压正移。这一研究证明在场效应管直流和射频工作中的器件性能退化都是由陷阱同局域电子气相互作用产生的,开创了优化设计异质结能带来提高场效应管可靠性的新途径。最后讨论大沟道电流下能带峰势垒引发的外沟道堵塞和跨导崩塌在场效应管研发中的重要作用,提出了在空间电荷区上方设置专用的异质结鳍来平衡内、外沟道能带,解开场效应管中的电流崩塌、跨导崩塌、线性、器件性能退化及3 mm高频工作等难点。