中国粉体网讯 随着信息化社会的不断发展，无线网络、手机通信、移动互联网、智能无线终端等逐渐成为人们生活不可或缺的技术。作为无线技术的核心，无线通讯的载波频率已经提升至微波频段，以应对数据传输容量需求的不断扩大。微波功率器件广泛应用于无线通信、雷达与电子对抗、军事装备以及医疗电子等系统中，且不断向更高频率、更大功率、更高可靠性方向发展。
金刚石因其超宽禁带、高热导率、高击穿场强以及优异载流子迁移率，被认为是下一代高功率、高频电子器件的重要候选材料。尤其是在高温、高压和高功率密度应用场景中，金刚石器件展现出明显潜力。
金刚石微波功率器件研究已有30余年，因为N型掺杂的激活率非常低，目前金刚石微波功率器件主要为P型沟道的器件。P型沟道金刚石微波功率器件主要包括氢终端表面沟道晶体管和δ掺杂沟道晶体管。
1994年，日本早稻田大学的H.Kawarada等第一次实现了基于氢终端金刚石的金属-半导体场效应晶体管（MESFET）器件。此后，基于氢终端表面的金刚石电子器件开始了快速的发展，并发展出两种不同的器件结构，金属-半导体场效应晶体管（MESFET）和金属-绝缘体-半导体场效应晶体管（MOSFET）。目前，氢终端金刚石微波功率器件通常采用MOSFET器件结构，该结构氢沟道被栅介质覆盖，增加沟道稳定性，同时栅介质也可以使器件的击穿电压提高，进而提升器件的功率密度。
氢终端金刚石MOSFET器件结构示意图
近几年我国金刚石半导体器件技术研究如火如荼，有望实现金刚石微波功率器件性能的再一次飞跃。未来发展攻关重点主要有：
（1）２英寸及以上金刚石单晶晶圆量产。2英寸金刚石半导体单晶晶圆是金刚石微波功率器件研制的基础，目前国内金刚石半导体单晶晶圆的尺寸和质量不断提升，２英寸金刚石半导体单晶晶圆量产指日可待。
（2）高迁移率、低电阻金刚石外延材料技术。目前氢终端金刚石形成的二维空穴气作为导电沟道是金刚石微波功率器件研究的主流途径，但未来高迁移率、低电阻金刚石外延材料仍然是攻关重点，是决定金刚石微波功率器件的关键。
（3）高耐压、高可靠金刚石微波功率器件。金刚石微波功率器件的击穿电压和工作电压较低，是当前器件输出功率密度低的关键因素之一，需要通过器件物理模型、器件仿真和结构设计进一步优化提升器件耐压性能。
9月3-4日，中粉会展将在河南•郑州举办“第三届半导体行业用金刚石材料技术大会暨功率半导体技术应用与装备研讨会”。届时，我们邀请到中国电子科技集团公司第十三研究所蔚翠副主任出席本次大会并作题为《金刚石半导体外延材料和微波功率器件研究进展》的报告。
报告将介绍金刚石半导体外延材料、微波功率器件国内外研究进展，以及中国电科13所在相关领域的研究工作。团队针对金刚石表面损伤层问题，开展衬底预处理，优化外延生长工艺，提升氢终端金刚石外延材料迁移率；开展金刚石微波功率器件关键工艺研究，优化欧姆接触、介质沉积等核心工艺，提升金刚石微波功率器件性能。
个人简介
蔚翠，博士，研究员。2011年毕业于浙江大学。目前在中国电子科技集团公司第十三研究所全国重点实验室从事金刚石高频大功率半导体材料和器件研究。承担相关项目20余项。获全国五一劳动奖章等荣誉。发表SCI/EI论文100余篇，申请发明专利60余项，参与编写专著3部。
（中国粉体网编辑整理/石语）
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