GaN电子器件团队

团队简介

20
  • 研究员1副研究员3
  • 副高级工程师4助理研究员3
  • 工程师3博士研究生3
  • 硕士研究生6

研究方向概况

  • 面向5G、Sub 6G的高功率硅基GaN射频电子器件
  • 高频、高效、高功率密度的硅基GaN电力电子器件
  • 硅基GaN集成电路及其应用
  • 硅基GaN材料缺陷与电子器件性能的物理关联机制及可靠性加固

本研究团队致力于硅基GaN材料与电子器件的研究工作,深入研究面向未来高频、高效、高功率密度应用领域的硅基GaN射频、电力等电子器件;研究高性能、多功能、高集成度的GaN集成电路及其相关应用;研究硅基GaN材料缺陷与电子器件性能的物理关联机制;研究硅基GaN射频与电力电子器件可靠性加固方法。研究团队旨在为GaN第三代半导体材料及器件领域提供更多、更扎实的基础性研究与器件应用方案,以期突破国外“卡脖子”的科学技术,为广东省乃至全国在全球GaN技术高点上贡献力量。

研究方向概况和未来方向

当前,本团队主要聚焦于大尺寸、低成本、高性能的硅衬底GaN微波射频和电力电子两大器件领域。在材料与器件的理论设计、加工制造、封装测试等方面积累了较为深厚的技术经验,并取得了突破性进展;已具备批量设计与生产2-8英寸硅基GaN射频电子和电力电子材料的能力,研发出多类型、成套的器件制造的核心技术。值得一提的是,本团队拥有全套的GaN电子器件电学性能的测试表征设备,可实现GaN电力电子器件几乎所有、以及射频电子器件的部分电学性能参数的测试表征。研究团队在相关领域进行了专利布局,具有较为完整的自主知识产权。总体上,研究团队已具备较为完善的GaN电子材料与器件的科学研究能力,以及一定的工程产业化能力。

今后,研究团队将继续以大尺寸硅基GaN为材料基础,以射频电子和电力电子两大高端产业对关键器件的需求为牵引,持续开展下一代低成本、高性能GaN电子器件的研发工作,旨在掌握低成本材料外延与器件制备工艺的核心技术,明确硅基GaN材料缺陷与电子器件性能的物理关联机制,开创开发GaN电子器件可靠性等加固方法,最终实现硅衬底上高性能GaN电子器件的独立自主研发,努力抢占GaN电子材料与器件的技术制高点,为5G移动通信、低成本先进雷达技术、物联网技术、新能源汽车、工业电源等各应用领域提供性价比高、稳定可靠的国产元器件,以此推动整个GaN微波射频和电力电子产业生态的发展。

关键领域

近年来,随着5G网络、物联网、新能源汽车等领域的快速发展,高性能微波射频器件、电力电子器件的市场整体规模正在急剧扩大和增长。由于第三代(宽禁带)半导体材料氮化镓(GaN)具有大的禁带宽度、高的击穿电场强度和载流子饱和漂移速度、较高的热导率,以其制备的电子器件相比于传统的硅半导体器件具有更高的工作频率、功率密度、耐压和耐热能力,较好的导热性能和热稳定性,更强抗辐照能力等优势。因此,GaN材料及器件有望广泛应用于消费、工业甚至汽车等电力转换领域,以及微波、毫米波频段的尖端军事装备和民用通信基站甚至低压移动终端等射频领域,正迅速发展成为我国建设节能减排、信息化智能化社会,践行创新驱动发展战略的重要支撑技术之一,也是半导体科学的研究前沿和全球高科技竞争的关键领域之一。

事实上,目前GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)在消费电子、射频基站等领域已经表现出其独特的优势,并开启了产业化进程。而由于其高工作频率、高转换效率、高能量密度的优势,在服务器、激光雷达甚至汽车电机驱动等电力电子领域,以及手机射频芯片、军用雷达等射频电子领域均急需GaN HEMT的深入应用,以期为相关领域提供更加坚实的基础性支撑。然而,GaN材料及器件的可靠性是其走进这些高端应用领域的关键制约因素。相关研究仍需从材料和器件物理的角度,深入研究缺陷态等与器件电学性能的关联机制及其加固方法等,最终实现高性能、高可靠的GaN射频与电力电子器件。

  • 关键研究领域
    • 面向5G、Sub 6G的高功率硅基GaN射频电子器件
    • 高频、高效、高功率密度的硅基GaN电力电子器件
    • 硅基GaN集成电路及其应用
    • 硅基GaN材料缺陷与电子器件性能的物理关联机制及可靠性加固
  • 关键应用领域
    • 电力电子:

    手机快充、PC电压等消费电子,工业焊机、服务器电源等工业电子,激光雷达、高速电机驱动等器件电子。



    • 射频电子:

    军事雷达、5G基站、手机射频芯片等。

主要成果和荣誉

本研究团队主持国家重点研发计划,广东省重点研发计划,广东省基础与应用基础等科研项目多项。目前在国际功率电子顶级会议ISPSD,国际著名学术期刊ACS Appl. Mat. & Interfaces、IEEE JESTPE、Elec. Dev. Let.、Appl. Phys. Let.等上发表论文20余篇,引用达150余次,申请国际PCT专利、国家发明专利20余项。