西电郝跃院士团队在微电子领域取得新的突破

2018年上半年, 微电子学院, 宽带隙半导体技术重点实验室郝跃院士科研团队在高性能微电子器件研究领域取得了一系列重大进展, 在IEEE旗下IEEE Electron Device Letters, IEEE Transactions on Electron Devices等重要期刊上连续发表28篇高质量的学术论文.

郝跃院士团队一直致力于微电子前沿领域宽禁带/超宽禁带半导体材料与器件, 后摩尔时代新器件的基础研究与技术研发, 不断取得突破性进展. 今年上半年在高效率和高线性的氮化物半导体高电子迁移率晶体管 (HEMT) , 超宽禁带半导体材料和器件, 非硅沟道场效应晶体管, 铁电栅控的负电容场效应晶体管等新型器件, 以及钙钛矿材料和器件方面取得了多项重大进展和标志性成果.

期刊名称

发表论文篇数

IEEE Electron Device Letters

11

IEEE Transactions on Electron Devices

6

IEEE Journal of the Electron Devices Society

2

IEEE Photonics Journal

5

IEEE Transactions on Device and Materials Reliability

1

IEEE Journal of Lightwave Technology

1

IEEE Photonics Technology Letters

1

IEEE Journal of Quantum Electronics

1

郝跃院士团队2018年上半年在IEEE期刊发表学术论文统计

郝跃院士课题组团队合影

宽禁带半导体器件性能实现不断突破

以氮化物为代表的宽禁带半导体是继硅, 砷化镓之后最重要的微电子技术新领域. 氮化物半导体在无线通信微波器件, 电能转换功率开关器件, 新型LED照明与显示器件等诸多领域有着重要应用. 郝跃院士团队从1997开始从事氮化物半导体材料和器件的研究, 在高质量材料生长及高性能器件研制方面不断取得突破进展, 显著提升了我国第三代半导体关键材料和器件的水平, 对推动电子产业转型升级, 培育新的经济增长点具有重要意义.

2018年上半年, 在高性能氮化物HEMT器件领域, 肖明博士报道了基于缓变缓冲层的AlGaN沟道HEMT器件, 实现了国际上AlGaN沟道器件最高水平的饱和输出电流. 卢阳博士通过团队提出的图形化欧姆接触技术, 实现了极低的欧姆接触电阻0.12Ω·mm, 与现有技术相比, 欧姆接触电阻减小70%. 肖明博士通过低功率表面氧化处理技术实现了开关比达4×106, 泄漏电流低至2.6×10-7A/mm, 输出电流达1.36A/mm的高性能增强型AlN/GaNHEMT器件. 侯斌博士通过电荷俘获技术实现了0.9A/mm, 阈值电压为2.6V的Flash-like的高性能增强型Al2O3/ AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件. 张力硕士在国际上首次报道了新型p-GaN型桥增强型AlGaN沟道栅注入晶体管, 通过优化源接触的p-GaN桥结构, 可实现4~7V范围内的可调节阈值电压. 相关结果均发表在IEEE Electron Device Letters上.

张力硕士报道的新型AlGaN沟道增强型器件相关结果

卢阳博士报道的新型低欧姆接触电阻技术相关结果 后摩尔时代新器件技术研究进展 '后摩尔时代新器件技术' 是郝跃院士团队近年来力推的新型研究方向. 随着CMOS技术节点按比例缩小 (scaling) 逐渐走向终结, 采用新型器件结构成为延续摩尔定律的必然选择. 因此, 后摩尔时代新器件将影响和决定未来微电子器件技术发展和集成电路产业格局. 随着集成电路技术发展到纳米尺度, 现有的半导体器件会迎来短沟道效应, 高泄漏电流和60mV/dec的亚阈值摆幅的限制等问题. 隧穿场效应晶体管 (TFET) 和基于铁电材料高迁移率锗基沟道负电容MOSFET器件等新型器件技术有望能够解决这些问题. 周久人博士连续在IEEE Electron Device Letters上发表4篇学术论文, 系统地验证了铁电MOSFET器件中的负电容效应以及负电容对器件电流和亚阈值摆幅的提升作用, 详细研究了介质层特性对器件特性的影响. 段小玲博士提出了一种高性能栅调制InGaN无掺杂TFET (DL-TFET) 器件, 并且从双极特性, 关态电流, 开关比, 亚阈值摆幅等方面对器件特性进行了系统地理论分析. 此外, 郝跃院士团队还在光电探测器, 新型二维材料及器件等领域相继发表多篇高水平学术论文.

周久人博士报道的负电容晶体管制作工艺及结构

按照郝跃院士确定的 '人无我有, 人有我优' (First and/or Best) 的团队奋斗目标, 面向国际微电子学术前沿和微电子核心技术主战场, 团队按照 '大项目, 大团队, 大平台, 大成果' 的发展路线, 经过20多年的励精图治, 使得我国在多个微电子新器件领域在国际上有了重要地位, 也使我校在国际微电子领域具有重要影响.