套装 半导体材料实用技术 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率器件 材料 应用及可靠性 理论实践 全2册 功率半导体 碳

商品名称：

半导体材料实用技术 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率器件 材料、应用及可靠性 理论实践（全2册）

作 者：

[意]马特奥·梅内吉尼（Matteo Meneghini）等; [美]马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer） 特拉维斯·J.安德森（Travis J. Anderson）

市 场 价：

293.00元

ISBN 号：

9787111697558； 9787111764557

出 版 社：

机械工业出版社

《氮化镓功率器件——材料、应用及可靠性》

原书前言

第1章GaN的特性及优点1

1.1总体背景1

1.2GaN材料2

1.3极化效应5

1.4GaN基FET8

1.5天然超级结(NSJ)结构10

1.6导通电阻和击穿电压13

1.7低压器件14

1.8高压器件18

1.9GaN垂直功率器件的未来研究21

参考文献22

第2章衬底和材料24

2.1衬底概述25

2.2金属有机化学气相沉积26

2.2.1半绝缘(S.I.)的(Al,Ga)N层的制造28

2.2.2n型和p型掺杂29

2.2.3AlGaN/GaN异质结构30

2.3陷阱和色散31

2.4横向功率开关器件外延结构的制备31

2.4.1硅衬底上电流阻断层的沉积32

2.4.2碳化硅衬底上电流阻断层的沉积33

2.4.3蓝宝石衬底上电流阻断层的沉积33

2.4.4栅控层生长35

2.5垂直器件35

2.6展望39

2.6.1InAlN和AlInGaN垫座层39

2.6.2基于非c面GaN的器件40

参考文献41

第3章Si上GaN CMOS兼容工艺47

3.1Si上GaN外延47

3.2Si上GaN无Au工艺49

3.3无Au欧姆接触54

3.3.1AlGaN势垒层凹槽55

3.3.2欧姆合金优化55

3.3.3Ti/Al比56

3.3.4欧姆金属堆叠底部的Si层57

3.4Ga污染问题58

3.5结论61

参考文献61

第4章横向GaN器件的功率应用（从kHz到GHz）62

4.1简介62

4.2AlGaN/GaN HEMT的历史62

4.3色散的处理64

4.4用于毫米波的GaN66

4.5N极性GaN发展的历史回顾69

4.6电力电子中GaN的应用77

4.7结论83

参考文献83

第5章垂直GaN技术——材料、器件和应用91

5.1引言91

5.2器件拓扑93

5.2.1垂直器件与横向器件的比较93

5.3CAVET的演变95

5.4CAVET设计97

5.4.1器件成功运行所需的关键部分的讨论97

5.5CAVET的关键组成部分99

5.5.1电流阻断层103

5.5.2性能和成本105

5.6体GaN衬底的作用106

5.7RF应用的CAVET107

5.8结论107

参考文献108

第6章GaN基纳米线晶体管110

6.1简介110

6.1.1自下而上的纳米线器件：GaN纳米线场效应晶体管111

6.1.2自上而下的纳米线器件113

6.2三栅GaN功率MISFET114

6.2.1三栅GaN功率晶体管的其他考虑116

6.3用于RF应用的纳米线：增加gm的线性度120

6.4纳米结构的GaN肖特基势垒二极管122

6.4.1GaN SBD的纳米结构阳极123

6.5结论126

参考文献127

第7章深能级表征：电学和光学方法130

7.1简介130

7.2DLTS和DLOS基础131

7.2.1C-DLTS132

7.2.2C-DLOS133

7.2.3C-DLTS和C-DLOS对HEMT的适用性134

7.2.4I-DLTS和I-DLOS135

7.3DLTS和DLOS在GaN HEMT中的应用137

7.3.1利用填充脉冲对陷阱进行空间定位137

7.3.2利用测量偏差对陷阱进行空间定位140

7.3.3测量空间局限性的陷阱的其他方法142

7.4结论143

参考文献144

第8章GaN HEMT的建模：从器件级仿真到虚拟原型146

8.1简介146

8.2器件级仿真148

8.2.1脉冲模式行为149

8.3非优化的缓冲技术150

8.4优化的缓冲层工艺154

8.4.1AC电容155

8.4.2关断态击穿157

8.5Spice模型开发和校准159

8.6应用板的特性和仿真161

8.6.1正常关断pGaN晶体管163

8.6.2正常开启HEMT：共源共栅设计165

8.7结论170

参考文献171

第9章GaN基HEMT中限制性能的陷阱：从固有缺陷到常见杂质173

9.1表面相关的俘获177

9.2Fe掺杂的影响179

9.2.1深能级E2的特性及Fe掺杂的影响180

9.2.2E2陷阱的起源182

9.2.3电应力对俘获机制的影响183

9.3C掺杂的影响185

9.4金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)的俘获机制193

9.4.1正栅极偏压引起的俘获193

9.4.2快俘获和慢俘获机理分析195

9.4.3提高俘获效应的材料和沉积技术196

参考文献199

第10章硅上共源共栅GaNHEMT：结构、性能、制造和可靠性209

10.1共源共栅GaN HEMT的动机和结构209

10.2共源共栅GaN HEMT的功能和优点210

10.3共源共栅GaN HEMT的关键应用和性能优势211

10.3.1无二极管半桥结构211

10.3.2栅极驱动的考虑212

10.4市场上的产品213

10.5应用和主要性能优势214

10.5.1图腾柱功率因数校正（PFC）电路214

10.5.2PV逆变器215

10.5.3带GaN AC-DC PFC和全桥谐振开关LLC DC-DC变换器的一体式电源216

10.6共源共栅GaN HEMT的认证和可靠性217

10.6.1JEDEC认证218

10.6.2扩展的认证/可靠性测试218

10.6.3工作和本征寿命测试219

10.7卓越制造221

10.8单片上的E模式GaN222

10.9未来展望223

10.9.1下一代产品223

10.9.2知识产权考虑223

10.9.3小结223

参考文献224

第11章栅注入晶体管：E模式工作和电导率调制225

11.1GIT的工作原理225

11.2GIT的DC和开关性能228

11.3关于GIT可靠性的新研究231

11.4GIT在实际开关系统中的应用234

11.5面向未来电力电子的先进GIT技术237

11.6结论240

参考文献240

第12章氟注入E模式晶体管242

12.1简介：III-氮化物异质结构中的氟：Vth鲁棒性控制242

12.2氟注入的物理机制243

12.2.1F等离子体离子注入的原子模型243

12.2.2AlGaN/GaN异质结构中F离子的稳定性245

12.2.3F离子周围的电子结合能247

12.3F离子注入E模式GaNMIS—HEMT249

12.3.1GaN MIS—HEMT249

12.3.2带有部分凹槽的F离子注入势垒层的GaNMIS—HEMT252

12.3.3GaN智能功率芯片255

12.4结论259

参考文献260

第13章GaN高压功率晶体管的漂移效应262

13.1简介262

13.2漂移效应及其物理机制262

13.2.1概述262

13.2

《氮化镓电子器件热管理》

译者序

原书序

原书前言

第1章宽禁带半导体器件中的热问题

1.1器件工作状态下的热产生

1.1.1功率器件的工作状态

1.1.2射频器件的工作状态

1.2热对器件特性和工作状态的影响

1.2.1最大工作电流密度

1.2.2器件特性：载流子迁移率及电流崩塌效应

1.2.3可靠性及鲁棒性

1.2.4最高工作温度和结温

1.3宽禁带半导体器件热管理问题

1.3.1高导热材料的集成

1.3.2器件设计

1.3.3封装级热管理

1.4小结

致谢

参考文献

第2章氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模

2.1引言

2.2建模机制

2.2.1结构

2.2.2声子

2.2.3非谐相互作用

2.2.4晶格热导率

2.2.5非本征声子散射

2.2.6相关声子性质

2.3氮化镓及其相关材料的应用

2.3.1氮化镓

2.3.2其他Ⅲ族氮化物和非氮化物纤锌矿结构

2.4小结

致谢

参考文献

第3章多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运

3.1引言

3.2介观尺度的热传导：集合平均性质

3.2.1几何模型：晶粒结构对热导率的影响

3.2.2实验表征各向异性和与z相关的热输运

3.2.3关于DARPA金刚石循环计划的简要说明

3.3纳米尺度下的声子传输：晶界附近的热导率抑制效应

3.3.1声子晶界散射的微观图像

3.3.2晶界附近的空间分辨热导率测量

3.3.3声子的漫散射导致热导率的非局部降低

3.4结论与展望

致谢

参考文献

第4章固体界面热输运基本理论

4.1引言

4.2谐波匹配界面间的热输运

4.3TBC的非弹性贡献

4.4界面键合对TBC的影响

4.5TBC建模方法的比较

致谢

参考文献

第5章氮化镓界面热导上限的预测和测量

5.1引言

5.2GaN界面热导理论上限

5.3实验测量ZnO/GaN高界面热导

5.4稳态热反射（SSTR）作为一种新型薄膜和界面的热导率测量技术：以GaN为例

致谢

参考文献

第6章AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模

6.1引言

6.2AlGaN/GaN HEMT

6.2.12DEG的形成

6.2.2AlGaN/GaN HEMT的自热效应

6.2.3HEMT建模方案

6.2.4全耦合三维电热建模方案综述

6.32D TCAD模型

6.3.1HEMT器件物理

6.3.2Sentaurus技术计算机辅助设计

6.3.3校准程序

6.4三维有限元热学模型

6.4.1器件描述

6.4.2模型描述

6.4.3电热耦合

6.4.4模型验证

6.5小结

附录

参考文献

第7章氮化镓器件中热特性建模

7.1引言

7.2线性热电弹性理论

7.3Ⅲ族氮化物高电子迁移率晶体管的二维热模拟

7.4GaN HEMT的二维与三维热模拟对比

7.5使用CVD金刚石改善散热

7.6GaN HEMT的电热力学模拟

7.7小结

致谢

参考文献

第8章AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真

8.1引言

8.2第一部分：新的或需强调的物理特性

8.3第二部分：老化建模

8.4第三部分：其他重要注意事项

8.4.1维度和对称性

8.4.2偏压依赖性

8.4.3正确求解问题

8.5第四部分：其他仿真提示与技巧

8.5.1合理的网格划分

8.5.2收敛性

8.6小结

参考文献

第9章基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法

9.1引言

9.2稳态分析

9.2.1电流驱动

9.2.2电压驱动

9.2.3电阻温度系数

9.2.4确定热阻

9.3瞬态分析

9.3.1时域特性

9.3.2灵敏度分析

9.3.3频域

9.4射频工作条件

9.5小结

参考文献

第10章超晶格梯形场效应晶体管的热特性

10.1超晶格梯形场效应晶体管

10.2SLCFET 中的热输运

10.2.1SLCFET 上的栅极电阻热成像

10.2.2SLCFET上的拉曼热成像

10.3降低SLCFET的峰值温度

10.4小结

参考文献

第11章用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法

11.1引言

11.2方法与背后的物理学

11.2.1温度和热

11.2.2反射率热成像

11.3结果

11.3.1同步稳态采集

11.3.2同步瞬态采集

11.3.3异步瞬态采集

11.3.4热反射响应的非线性

11.4小结

致谢

参考文献

第12章热匹配QST衬底技术

12.1引言

12.2QST结构

12.3QST热导率和QST堆的热阻

12.4QST上的GaN外延

12.5功率器件

12.5.1QST上的横向功率器件

12.5.2QST上的垂直功率器件

12.6射频器件

致谢

参考文献

第13章用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜

13.1引言

13.2纳米金刚石化学气相沉积

13.2.1衬底表面预处理

13.2.2爆轰纳米金刚石引晶工艺

13.2.3纳米金刚石化学气相沉积

13.3纳米金刚石薄膜的应力优化

13.4小结

致谢

参考文献

第14章金刚石基氮化镓材料及器件技术综述

14.1引言

14.2为什么选择金刚石基氮化镓

14.3制备金刚石基GaN的方法

14.3.1金刚石基GaN的所有制备方法

14.3.2金刚石基GaN单晶的直接生长

14.3.3GaN与金刚石键合

14.3.4在GaN背面直接合成金刚石：直接金刚石合成（DDF）技术

14.3.5在GaN正面直接合成金刚石

14.4可制造性

14.5热特性和应力特性

14.6电气和机械特性

14.7小结

参考文献

第15章金刚石与氮化镓的三维集成

15.1引言

15.2AlGaN HEMT器件的自热效应及其热限制

15.3在多晶CVD金刚石上生长Ⅲ族氮化物的挑战

15.4在GaN上直接生长金刚石面临的挑战

15.5GaN-金刚石直接集成

15.5.1金刚石的选择性沉积

15.5.2GaN横向外延生长（ELO）

15.5.3金刚石条纹上GaN的ELO

15.6小结

致谢

参考文献

第16章基于室温键合形成的高导热半导体界面

16.1引言

16.2热测试技术

16.3GaN块体材料和薄膜的热导率

《氮化镓功率器件——材料、应用及可靠性》

本书重点讨论了与氮化镓（GaN）器件相关的内容，共分15章，每一章都围绕不同的主题进行论述，涵盖GaN材料、与CMOS工艺兼容的GaN工艺、不同的GaN器件设计、GaN器件的建模、GaN器件的可靠性表征以及GaN器件的应用。本书的特点是每一章都由全球不同的从事GaN研究机构的专家撰写，引用了大量的代表新成果的文献，适合于从事GaN技术研究的科研人员、企业研发人员，以及工程师阅读，也可作为微电子及相关专业的高年级本科生、研究生和教师的参考用书。

《氮化镓电子器件热管理》

《氮化镓电子器件热管理》概述了业界前沿研究者所采取的技术方法，以及他们所面临的挑战和在该领域所取得的进展。具体内容包括宽禁带半导体器件中的热问题、氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模、多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运、固体界面热输运基本理论、氮化镓界面热导上限的预测和测量、AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模、氮化镓器件中热特性建模、AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真、基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法、超晶格梯形场效应晶体管的热特性、用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法、热匹配QST衬底技术、用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜、金刚石基氮化镓材料及器件技术综述、金刚石与氮化镓的三维集成、基于室温键合形成的高导热半导体界面、AlGaN/GaN器件在金刚石衬底上直接低温键合技术、氮化镓电子器件的微流体冷却技术、氮化镓热管理技术在Ga2O3整流器和MOSFET中的应用。

本书可作为氮化镓半导体器件研究人员、开发人员和工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书。

马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer）博士就职于华盛顿特区美国海军研究实验室。他于2002年获得阿肯色大学(University of Arkansas)电气和计算机工程学士学位，2004年获得杜克大学(Duke University)电气工程硕士学位，2010年获得马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)电气工程博士学位。他在功率器件方面的研究重点是将金刚石等具有吸引力的材料与更成熟的GaN和SiC技术相结合，以及探索用于电力电子应用的新型氧化物，如Ga2O3。

特拉维斯·J.安德森（Travis J.Anderson）博士是美国海军研究实验室电力电子部门的负责人，于2008 年获得美国佛罗里达大学化学工程博士学位，并于 2004 年获得乔治亚理工学院化学工程学士学位。