氮化镓半导体特性：富士通发布高能量密度W波段氮化镓HEMT功率放大器
氮化镓半导体特性：富士通发布高能量密度W波段氮化镓HEMT功率放大器2. 控制漏电流富士通已经成功研发出有效降低HEMT内阻的方法，其新方法可以使内阻降低为之前结构的十分之一。主要的结构变动是在源极和漏极的正下方提前埋入GaN材料的垂直结构，这种结构能够产生高密度的电子。因此，基于以上原因，富士通带来了同时具有高输出高效率的W波段功率放大器。通过减少漏电流和HEMT器件内阻，来增强器件的整体性能。富士通目前已经做到每毫米栅极宽度的能量密度为4.5W，同时能够节约26%的能耗。由于最近几年无线通信技术的飞速发展，这其中5G和物联网（IoT）的崛起尤为突出。根据预测，预计到2020年这些技术的年增长率都在1.5倍左右。为了应对这种技术带来的挑战，研究人员将目光集中到了W波段。图1 GaN HEMT结构图
什么是二维电子气（2DEG）？
二维电子气(Two-dimensional electron gas 2DEG)是指电子气可以自由在二维方向移动，而在第三维上受到限制的现象。它是许多场效应器件（例如MOSFET、HEMT）工作的基础。
导读在今年第12届氮化物半导体国际大会（ICNS-12）中，来自日本的富士通公司带来了全新采用W波段（75-110GHz）的氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）功率放大器。
为了实现远距离、高负载无线通信需求，比较理想的方案是整合所有包括W波段的高频频段，同时增加整个功率放大器的输出。除此之外，在商业使用层面，用户更加注重功率放大器的效率提升，从而减轻能源消耗。
因此，基于以上原因，富士通带来了同时具有高输出高效率的W波段功率放大器。通过减少漏电流和HEMT器件内阻，来增强器件的整体性能。富士通目前已经做到每毫米栅极宽度的能量密度为4.5W，同时能够节约26%的能耗。
研发背景由于最近几年无线通信技术的飞速发展，这其中5G和物联网（IoT）的崛起尤为突出。根据预测，预计到2020年这些技术的年增长率都在1.5倍左右。为了应对这种技术带来的挑战，研究人员将目光集中到了W波段。
图1 GaN HEMT结构图
富士通已经成功研发出有效降低HEMT内阻的方法，其新方法可以使内阻降低为之前结构的十分之一。主要的结构变动是在源极和漏极的正下方提前埋入GaN材料的垂直结构，这种结构能够产生高密度的电子。
2. 控制漏电流
图2 HEMT特性图
在晶体管不工作时，当二维电子气（2DEG）绕过栅极下方时就会出现漏电流。这种漏电流往往会造成功率放大器的工作效率降低。一般的方法是在沟道层下方增加一层阻挡层，但是这样2DEG也会随之降低，使漏极电流减少。
目前，富士通研发出一种全新的铟镓氮（InGaN）材料的阻挡层，这种技术可以在保持漏极电流不降低的同时，有效抑制2DEG的弯曲现象（图1、2）。
图3 GaN HEMT功率放大器性能对比
富士通预测这款功率放大器在高容量以及距离超过10km的无线通信中，传输速度依然可以超过10Gbit/s。
富士通公司一直致力于研制及应用远距离高容量的功率放大器。这一技术预测可以在2020年进行商业化使用，以预防今后可以出现的巨大自然灾害造成的光缆通信故障，也可以为重要会议提供通信支持。
出自：www.fujitsu.com
材料深一度 整理编辑
首发于今日头条号：材料深一度
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