（一）项目背景 当前以硅、砷化镓为代表的第一和二代半导体接近其物理极限，以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。氮化镓（GaN）特别适合制作高频、高效、高温、高压的大功率微波器件，是下一代通信、雷达、制导等电子装备向更大功率、更高频率、更小体积和抗恶劣环境（高温抗辐照）方向发展的关键技术。 目前氮化镓基射频器件已接近于商用，需解决从走出实验室到小量中试的最后“1 公里”，重点攻克其在可靠性工艺和量产稳定性的瓶颈。 以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体是当前国际竞争热点，也是我国发展自主核心半导体产业、实现换道超车的难得机遇。 半导体作为信息时代的“粮食”，将成为 5G 基建、特高压、城际高铁和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”七大领域发展的支柱性产业。而氮化镓为代表的宽禁带半导体先进电子器件，凭借其高效、高压、高温等优势，将在“新基建”中大放异彩，可以弥补传统半导体器件的技术瓶颈，满足更高性能器件要求。 （二）项目简介 5G 要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的 4G/LTE 基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用 GaN 技术才能实现。诸如 GaN 助力运营商和基站 OEM 等实现了 5Gsub-6-GHz 和 mmWave 大规模 MIMO 的目标。 GaN 可以说为 5Gsub-6-GHz 大规模 MIMO 基站应用提供了众多优势：1、在 3.5GHz 及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。2、GaN 的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用 DohertyPA 配置的 GaN 在 100W 输出功率下的平均效率达到 50%至 60%，明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模 MIMO 系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。 根据 Strategy Analytics 的数据，预计 5G 移动连接将从 2019 年的 500 万增长到 2023 年的近 6 亿。所以需求还将不断上涨。 根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。 Efficient Power Conversion 的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow 讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。根据Yole Development公司发布的2018年度报告数据显示，随着全球整体数据流量的激增，我国5G产业将迎来大规模的需求增长。预计到2022年，我国5G基站规模将达到千亿市场，5G基站数量将达百万个。所以未来氮化镓基射频器件是5G通信基站收发端的核心。 氮化镓基射频器件是华为和中兴发展 5G 通信产业的核心器件，西安电子科技大学氮化镓射频器件研究团队自 2016 年起就与华为西安研究所、中兴西安研究所等国内主流5G通信公司协同攻关开展氮化镓基射频器件的研究，目前承担的流片服务项目合计约 500 万元。 2017 年，西安电子科技大学与西安市高新区、西电电气集团等联合成立“陕西半导体先导技术中心”，中心致力于推动陕西第三代半导体产业发展，促进以氮化镓为代表的射频器件、功率器件等加速产业化，2019 年团队向陕西半导体先导技术中心转让专利 35 项，作价 2000 万元，双方正在联合推进搭建第三代半导体中试平台，平台将会立足西安，服务全国，提升氮化镓基射频器件量产工艺可靠性，实现相关技术成果转化。 （三）关键技术 本项目由西安电子科技大学作为技术攻关的主要单位，制定技术路线，保障国家重大科技专项“高效 GaN 微波功率器件及可靠性研究”和“5G 移动通信 GaN 芯片可靠性机理研究”研究，与华为和中兴联合开展工程合作项目实施，加快解决器件工艺可靠性工程问题，重点开展氮化镓微波功率与太赫兹器件工程技术研究，突破高性能低缺陷外延材料生长、高效率高可靠氮化镓微波功率器件工艺技术等关键瓶颈问题，协助规模量产高效率 S-Ku 波段典型氮化镓功率器件和模块、5G 基站核心射频模块。

已有样品/n中科院半导体所是国内最早开展 GaN 基电子材料研发的单位，并一直在该领域起着引领、 示范和带动作用。经过尽二十年的自主创新，攻克了 2 英寸和3英寸蓝宝石、碳化硅和硅衬底上GaN 基电子材料外延生长的关键科学技术问题，在高阻 GaN 外延材料、高迁移率 GaN 外延材料、高迁移率 AlGaN/GaN 异质结结构材料等方面形成了系统的自主知识产权，设计并研制出了多种具有特色的 AlGaN/GaN 异质结构电子材料，并实现了批量供片。市场预期：该技术是采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）

已有样品/n基于AlGaN/GaN异质结材料体系，通过采用导电机制融合和能带分区调控的先进技术路线改变传统氮化镓肖特基二极管正向电压与反向电流等参数之间的经典调控规律，采用无损伤工艺，提升了器件的均匀性和可靠性，进一步提升了氮化镓肖特基二极管的性能。测试结果达到1700V反向耐压，正向开启电压达到0.38V以及高防浪涌能力，为肖特基二极管器件市场提供了一种新选择。

已有样品/n基于超低温的恒定电容深能级瞬态傅里叶谱表征了LPCVD-SiNx/GaN界面态，在70K低温下探测到近导带能级ELP (EC - ET = 60 meV)具有1.5 × 10-20 cm-2的极小捕获界面。在国际上第一次通过高分辨透射电镜在LPCVD-SiNx/GaN界面发现晶化的Si2N2O分量，并基于Si2N2O/GaN界面模型的第一性原理分析，证明了近导带界面态主要来源于镓悬挂键与其临近原子的强相互作用。由于晶化的Si2N2O

本工作中，基于安徽大学微纳加工平台以及香港科技大学纳米系统实验制造中心联合制造出了两款氮化镓功率器件，分别实现了电压驱动/电流驱动的栅极结构，为后续的驱动设计和研发提供了器件技术支持；工作中也同时提出了两种结构在高温下的稳定性模型，为进一步提升氮化镓器件的性能以及可靠性打下了基础。

近日，我校物质科学与信息技术研究院唐曦教授课题组与电气工程与自动化学院胡存刚教授、曹文平教授课题组在氮化镓功率器件领域取得最新研究进展，在氮化镓GaNHEMT方向取得突破。

项目采用了中山大学自主研发的低损耗低应力超低温氮化硅材料平台，研制了一系列光子集成的关键 器件

LPKF ProtoLaser R4可针对敏感基材实现高精度加工

本发明提供的一种面向物联网的砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件，主要包括MESFET和热电偶。MESFET选择半绝缘的GaAs作为衬底，通过GaAs工艺和MEMS表面微机械加工实现具有能量转换功能的MESFET。在源漏栅的金层四周制作一层二氧化硅，化学机械抛光后，制作热电偶的金属Au型热电臂和砷化镓型热电臂，蒸金连接两种热电偶臂，将源漏栅的热电偶电极进行金属连线，留下两个热电偶电极作为塞贝克电压的输出极。该砷化镓基具有热电转换功能的MESFET器件根据塞贝克效应，可以将器件工作产生的热能转换为电能，实现能量收集的同时缓解了散热问题。通过检测输出塞贝克电压的大小来实现对热耗散功率大小的检测。

宽禁带半导体硅基GaN器件以其高效率，高开关速度高工作温度抗辐时等特点,成为当前国际功率半导体器件与技术学科的研究前沿及热点，也是业界普遍认可的性能卓越的下代功率半导体器件。而S基GaN因其S基特性.能够突破新材料在发展初期的成本牦颈且易与S集成电路产业链匹配，因此兼具高性能与低成本的优点在消费电子(如手机快冲与天线充电).数据中心与人工智能，无人驾驶与新能源汽车、5G通信等团家战略新兴领城具有巨大的应用前景。电子科技大学功率集成技术实验室自2008年起即开展硅基GaN功率器件与集成技术研究,围绕硅基GaN两大核心器件:增强型功率晶体管、功率整流器进行基础研究与应用技术开发。解决了增强型功率晶体管阈值电压大范围调控功率二圾管导通电压调控与耐压可靠性加查等关键技术瓶颈,研究成果为硅基GaN的产业化奠定了重要基础。