氮化鎵（GaN）是一種寬禁帶半導體，第三代半導體的典型代表。與第一代半導體硅基的器件相比，GaN器件具有更高耐壓、更快開關頻率、更小導通電阻等特性，在功率電子器件領域得到廣泛應用。相關研究顯示，GaN器件適用于68%的功率器件市場；在功率轉換電路中應用GaN器件可消除整流器在進行交直流轉換時90%的能量損失，極大提高了能源利用效率；可使筆記本等電源適配器的體積縮小，減小設備體積，提高集成度。

在實際應用中，為實現失效安全的增強模式（E-mode）操作，科研人員廣泛研究了基于凹槽柵結構的MIS柵、p-GaNregrowth柵增強型GaN HEMT器件。在實際的器件制備過程中，精確控制柵極凹槽刻蝕深度、減小凹槽界面態密度直接影響器件閾值電壓均勻性、柵極可靠性，在大規模量產中會直接影響器件的量產良率。

近期，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員孫錢團隊博士研究生蘇帥、鐘耀宗等在p-GaN Regrowth器件制備技術、器件可靠性測試分析技術等方面取得進展，制備的器件閾值電壓達到~1.7 V@ IDS = 10 μA/mm、開關比達5×10¹⁰、輸出電流400mA/mm以上，器件綜合性能優異；在柵極凹槽深度高均勻性的精確控制及減小凹槽界面態密度方面，利用自主創新的MOCVD熱分解自終止技術手段實現了精確可控的柵極凹槽制備，且凹槽深度均勻性大幅提高，同時柵極界面態密度減小1~2個數量級，達到~10¹¹ eV^-1·cm^-2 ，有助于高性能MIS、pGaN柵極增強型器件的研發。

相關成果發表在電子器件領域期刊IEEE Electron Device Letters 、ACS Applied Materials & Interfaces、IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics，以及第三十二屆功率半導體器件和集成電路國際會議上。主要作者為蘇帥、鐘耀宗，通訊作者為孫錢、副研究員周宇。研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃課題、中科院重點前沿科學研究計劃、江蘇省重點研發計劃項目。

GaN HEMT 電力電子器件的應用

GaN HEMT 增強型器件技術路線及關鍵科學問題

（a）：MOCVD熱分解實現高均勻性低界面態柵極凹槽結構的技術路線；（b）：基于MOCVD熱分解制備的凹槽的表面形貌，熱分解自終止的驗證及片上均勻性統計；（c）：利用變頻CV表征柵極界面態密度