Пекинский университет опубликовал на конференции IEEE ISPSD два важных технологических достижения в области широкозонных полупроводниковых силовых приборов.
2025-08-07
Недавно в Кумамото, Япония, прошёл Международный симпозиум IEEE по силовым полупроводниковым приборам и ИС (ISPSD), ведущая конференция в области силовых полупроводниковых приборов. Для презентации были отобраны два первоклассных доклада Школы интегральных схем Пекинского университета, демонстрирующих перед зарубежными коллегами последние научные достижения Пекинского университета в области силовых приборов и интегральных схем. В докладах освещались вопросы интеграции GaN-КМОП-структур и физики надежности SiC-МОП-транзисторов. Информация о докладе:
1 Высокопроизводительная технология интеграции GaN CMOS
Логические схемы GaN КМОП являются ключевой технологией для улучшения высокочастотных характеристик силовых GaN-микросхем. Однако низкая плотность тока GaN p-канальных полевых транзисторов (p-FET) в настоящее время ограничивает развитие этой технологии. Для решения этой проблемы большинство современных исследований направлено на оптимизацию области канала устройства. Однако проблема низкой плотности тока p-FET остаётся нерешённой.
Исследовательская группа Вэй Цзинь из Пекинского университета обнаружила, что сопротивление источника оказывает существенное влияние на плотность тока. Во-первых, с помощью моделирования TCAD исследовательская группа обнаружила, что сопротивление источника снижает эффективное напряжение затвора в канале устройства, тем самым уменьшая плотность тока устройства и увеличивая сопротивление канала устройства. Чтобы оптимизировать сопротивление источника устройства и, таким образом, улучшить электрические характеристики устройства, группа вставила слой Al0.7Ga0.3N в область доступа устройства, эффективно снижая сопротивление истока устройства за счет схемы усиления ионизации. Результаты испытаний устройства подтвердили, что проектирование сопротивления источника может эффективно улучшить плотность тока GaN p-FET, и данные испытаний находятся на передовом международном уровне. Соответствующие результаты были опубликованы на Международном симпозиуме по силовым полупроводниковым приборам и интегральным схемам (ISPSD) 2025 года под названием «Проектирование внешнего сопротивления E-Mode GaN p-FET в направлении повышения плотности тока». Первым автором статьи является Дуань Цзялинь, докторант Школы интегральных схем Пекинского университета, а автором-корреспондентом — научный сотрудник Вэй Цзинь.
2.Новый механизм отрицательного сдвига порогового напряжения SiC MOSFET.
В настоящее время силовые SiC-приборы достигли значительного успеха в коммерческой сфере. Однако из-за большого количества ловушек на интерфейсе, вызванных процессом окисления тока, и малой разницы в ширине запрещенной зоны на границе SiC/SiO₂, нестабильность порогового напряжения Vth стала серьёзной проблемой для SiC MOSFET. В практических сценариях применения, таких как синхронное выпрямление, обратные диоды являются незаменимыми компонентами. С одной стороны, по сравнению с антипараллельными диодами с барьером Шоттки (SBD), встроенный в SiC MOSFET диод продемонстрировал значительные преимущества благодаря своей более высокой экономической эффективности. С другой стороны, для подавления ложного включения SiC MOSFET часто используется отрицательное напряжение на затворе для выключения устройства. Благодаря углублённым исследованиям группа учёного Вэй Цзинь из Пекинского университета впервые обнаружила, что при подаче отрицательного напряжения на затвор для выключения устройства, когда внутренний диод находится в состоянии проводимости, возникает значительный дрейф отрицательного порогового напряжения.
Для решения этой важной задачи исследовательская группа предложила инновационный физический механизм: когда внутренний диод проводит, область p-well инжектирует большое количество дырок в область JFET. Во время обратного восстановления эти дырки ускоряются к истоку электрическим полем стока. Некоторые из этих дырок притягиваются отрицательным напряжением, приложенным к затвору, и бомбардируют оксид затвора, накапливая фиксированный положительный заряд в оксидном слое затвора, что приводит к сдвигу порогового напряжения. Этот физический механизм впервые систематически выявляет корреляцию между нестабильностью порогового напряжения, вызванной отрицательным смещением затвора, и проводимостью внутреннего диода. Исследование под названием «Нестабильность Vth, вызванная отрицательным смещением затвора, в SiC MOSFET: роль проводимости внутреннего диода» было представлено на Международном симпозиуме по силовым полупроводниковым приборам и интегральным схемам (ISPSD) 2025 года. Соавторами статьи являются совместный магистрант Пекинского университета и Пекинского технологического университета Ван Пэйсюань и докторант Пекинского университета Лао Юньхун, а соавтором-корреспондентом — научный сотрудник Вэй Цзинь.
В материаловедении точное понимание поведения многоатомных систем является фундаментальной, но сложной задачей. Например, литий, ключевой элемент в аккумуляторах высокой плотности энергии, таких как литий-ионные, позволяет точно прогнозировать энергии и взаимодействия внутри кластеров атомов лития, что критически важно для развития технологий хранения энергии нового поколения. Однако с увеличением числа атомов сложность взаимодействий в системе возрастает экспоненциально. Хотя модели глубокого обучения обладают большим потенциалом, их применение в материаловедении ограничено дефицитом высококачественных данных и природой «черного ящика» этих моделей.
