西電郝躍院士團隊在微電子領域取得新的突破

2018年上半年, 微電子學院, 寬頻隙半導體技術重點實驗室郝躍院士科研團隊在高性能微電子器件研究領域取得了一系列重大進展, 在IEEE旗下IEEE Electron Device Letters, IEEE Transactions on Electron Devices等重要期刊上連續發表28篇高質量的學術論文.

郝躍院士團隊一直致力於微電子前沿領域寬禁帶/超寬禁帶半導體材料與器件, 後摩爾時代新器件的基礎研究與技術研發, 不斷取得突破性進展. 今年上半年在高效率和高線性的氮化物半導體高電子遷移率晶體管 (HEMT) , 超寬禁帶半導體材料和器件, 非矽溝道場效應晶體管, 鐵電柵控的負電容場效應晶體管等新型器件, 以及鈣鈦礦材料和器件方面取得了多項重大進展和標誌性成果.

期刊名稱

發表論文篇數

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

郝躍院士團隊2018年上半年在IEEE期刊發表學術論文統計

郝躍院士課題組團隊合影

寬禁帶半導體器件性能實現不斷突破

以氮化物為代表的寬禁帶半導體是繼矽, 砷化鎵之後最重要的微電子技術新領域. 氮化物半導體在無線通信微波器件, 電能轉換功率開關器件, 新型LED照明與顯示器件等諸多領域有著重要應用. 郝躍院士團隊從1997開始從事氮化物半導體材料和器件的研究, 在高質量材料生長及高性能器件研製方面不斷取得突破進展, 顯著提升了我國第三代半導體關鍵材料和器件的水平, 對推動電子產業轉型升級, 培育新的經濟增長點具有重要意義.

2018年上半年, 在高性能氮化物HEMT器件領域, 肖明博士報道了基於緩變緩衝層的AlGaN溝道HEMT器件, 實現了國際上AlGaN溝道器件最高水平的飽和輸出電流. 盧陽博士通過團隊提出的圖形化歐姆接觸技術, 實現了極低的歐姆接觸電阻0.12Ω·mm, 與現有技術相比, 歐姆接觸電阻減小70%. 肖明博士通過低功率表面氧化處理技術實現了開關比達4×106, 泄漏電流低至2.6×10-7A/mm, 輸出電流達1.36A/mm的高性能增強型AlN/GaNHEMT器件. 侯斌博士通過電荷俘獲技術實現了0.9A/mm, 閾值電壓為2.6V的Flash-like的高性能增強型Al2O3/ AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件. 張力碩士在國際上首次報道了新型p-GaN型橋增強型AlGaN溝道柵注入晶體管, 通過優化源接觸的p-GaN橋結構, 可實現4~7V範圍內的可調節閾值電壓. 相關結果均發表在IEEE Electron Device Letters上.

張力碩士報道的新型AlGaN溝道增強型器件相關結果

盧陽博士報道的新型低歐姆接觸電阻技術相關結果 後摩爾時代新器件技術研究進展 '後摩爾時代新器件技術' 是郝躍院士團隊近年來力推的新型研究方向. 隨著CMOS技術節點按比例縮小 (scaling) 逐漸走向終結, 採用新型器件結構成為延續摩爾定律的必然選擇. 因此, 後摩爾時代新器件將影響和決定未來微電子器件技術發展和整合電路產業格局. 隨著整合電路技術發展到納米尺度, 現有的半導體器件會迎來短溝道效應, 高泄漏電流和60mV/dec的亞閾值擺幅的限制等問題. 隧穿場效應晶體管 (TFET) 和基於鐵電材料高遷移率鍺基溝道負電容MOSFET器件等新型器件技術有望能夠解決這些問題. 周久人博士連續在IEEE Electron Device Letters上發表4篇學術論文, 系統地驗證了鐵電MOSFET器件中的負電容效應以及負電容對器件電流和亞閾值擺幅的提升作用, 詳細研究了介質層特性對器件特性的影響. 段小玲博士提出了一種高性能柵調製InGaN無摻雜TFET (DL-TFET) 器件, 並且從雙極特性, 關態電流, 開關比, 亞閾值擺幅等方面對器件特性進行了系統地理論分析. 此外, 郝躍院士團隊還在光電探測器, 新型二維材料及器件等領域相繼發表多篇高水平學術論文.

周久人博士報道的負電容晶體管製作工藝及結構

按照郝躍院士確定的 '人無我有, 人有我優' (First and/or Best) 的團隊奮鬥目標, 面向國際微電子學術前沿和微電子核心技術主戰場, 團隊按照 '大項目, 大團隊, 大平台, 大成果' 的發展路線, 經過20多年的勵精圖治, 使得我國在多個微電子新器件領域在國際上有了重要地位, 也使我校在國際微電子領域具有重要影響.