GaN MEMS/NEMS應(yīng)變調(diào)控諧振器研究

以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體具有高擊穿電場(chǎng)，高電子飽和速度，高頻和高功率等特性，在射頻和電力電子器件領(lǐng)域具有巨大的性能優(yōu)勢(shì)。

近日，第九屆國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第二十屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）于廈門(mén)召開(kāi)。期間，“氮化鎵功率電子器件技術(shù)分論壇”上，日本國(guó)立材料研究所獨(dú)立研究員桑立雯帶來(lái)了“GaN MEMS/NEMS應(yīng)變調(diào)控諧振器”的主題報(bào)告，分享了最新研究成果。

跟傳統(tǒng)的Si基電子器件相比，利用AlGaN/GaN制備的高電子遷移率晶體管可以提供10倍高的功率密度，且多以結(jié)區(qū)熱點(diǎn)的形式出現(xiàn)，使得器件的有效散熱成為制約其性能進(jìn)一步提升的主要瓶頸。金剛石具有超高的熱導(dǎo)率，是電子器件散熱的理想導(dǎo)熱材料。但是由于金剛石和GaN之間存在較大的晶格失配和熱失配，熱聲子散射導(dǎo)致界面熱阻增加。

研究涉及用于MEMS/NEMS的GaN或HEMT、用于高速通信的MEMS振蕩器、硅基MEMS上GaN的結(jié)構(gòu)與制備、結(jié)構(gòu)和應(yīng)變分析、硅釋放前后GaN中的應(yīng)變、諧振頻率和Q測(cè)量、共振模式、RT條件下的應(yīng)變稀釋能量耗散，彎曲模式：RT下的共振特性，模擬共振模式形狀，高溫下的應(yīng)變稀釋能量耗散，與其他諧振器的比較，頻率溫度系數(shù)（TCF），屈曲模式：頻率穩(wěn)定機(jī)制等。

研究制作了硅上GaN雙箝位MEMS諧振器。研究結(jié)果顯示，高Q和低TCF都可以達(dá)到600K；預(yù)應(yīng)力增加了儲(chǔ)存的能量，導(dǎo)致高Q；低TCF是高T時(shí)內(nèi)部熱應(yīng)力自補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果。通過(guò)應(yīng)變工程，硅上GaN有望用于高性能的微機(jī)電系統(tǒng)/NEMS器件。

審核編輯：劉清