人工晶体学报

吴婧, 李清连, 张中正, 杨金凤, 郝永鑫, 李佳欣, 刘士国, 张玲, 孙军

2022, 51(4): 571-578.

摘要 ( 147 )

PDF (1772KB) ( 279 )

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铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法,对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明,CLN晶体内偏置场最高(E_int=2.53 kV/mm),nSLN晶体的内偏置场大幅降低,其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration, VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小,与CLN晶体相比降低了约两个数量级;掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低,其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一,掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。

高居里温度铁电单晶PIN-PT的机电性能

刘曼曼, 汪跃群, 熊俊杰, 张文杰, 孔舒燕, 杨晓明, 王祖建, 龙西法, 何超

2022, 51(4): 579-586.

摘要 ( 172 )

PDF (3223KB) ( 88 )

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弛豫铁电单晶Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃(PIN-PT)相较于常用的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)具有更高的居里温度,在高稳定性、高性能的传感器、换能器方面具有应用前景。本工作采用谐振法研究了[001]方向极化的0.66PIN-0.34PT铁电单晶的全矩阵机电性能参数。0.66PIN-0.34PT 单晶的三方-四方相变温度(T_RT)约为160 ℃,居里温度(T_C)约为260 ℃,室温压电系数d₃₃、d₃₁、d₁₅分别为1 340 pC/N、-780 pC/N、321 pC/N,介电常数ε^T₃₃、ε^S₃₃、ε^T₁₁、ε^S₁₁分别为2 700、905、2 210、1 927,机电耦合系数 k₃₃、k₃₁、k₁₅、k_t分别为 87%、58%、38%、61%。其纵向压电常数(d₃₃)和纵向机电耦合系数(k₃₃)小于 PMN-PT 单晶,但是横向压电性能(d₃₁)和剪切压电性能(d₁₅)都略高于PMN-PT单晶。另外,研究了机电耦合性能随温度的变化趋势,发现0.66PIN-0.34PT单晶在150 ℃以下有较好的温度稳定性。

以磷化铁为添加剂沿(111)面生长磷掺杂金刚石大单晶

聂媛, 许安涛, 李尚升, 胡美华, 赵法卿, 赵桂平, 黄国锋, 李战厂, 周振翔, 王蒙召, 陈珈希, 周绪彪

2022, 51(4): 587-593.

摘要 ( 132 )

PDF (2378KB) ( 88 )

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掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1 312 ℃的条件下,选用Fe₃P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe₃P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体数量逐渐增加,晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe₃P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移,这是Fe₃P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明,Fe₃P的添加使金刚石晶体中氮含量上升,这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明,随着Fe₃P添加比例的增加,所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大,其半峰全宽(FWHM)值变大,这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示,随着Fe₃P添加比例的增加,金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加,这意味着添加Fe₃P所合成的金刚石晶体中有磷存在。

配合参数对单晶炉驱动系统的影响分析

黄鸣, 王维

2022, 51(4): 594-599.

摘要 ( 148 )

PDF (3427KB) ( 128 )

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光伏产业的发展使得对硅材料的需求日益增加,同时硅单晶生产行业竞争也日趋激烈。作为生产硅单晶的重要装备,单晶炉的稳定性和可靠性关系到硅单晶生产效率的提升和成本的下降,因此其驱动系统的设计和优化成为装备制造的关键环节。本文以NVT-HG2000-V1型硅单晶生长炉的驱动系统为研究对象,用SolidWorks三维建模实现虚拟装配,采用ADAMS建立其动力学仿真模型,并对驱动系统的运动过程进行仿真模拟。采用控制变量法定量分析了铜套与升降轴的配合间隙及丝杠参数对驱动力和驱动力矩的影响规律,进而在提高硅单晶生长炉装备稳定性和可靠性方面给出合理的技术建议。结果表明,铜套与升降轴的配合间隙达到0.071 mm后能有效降低驱动系统运行所需驱动力矩,丝杠倾斜度、螺纹螺距与螺纹间摩擦系数的增大均会导致驱动系统运行所需力矩大幅增加。

Eu³⁺离子注入β-Ga₂O₃单晶的应力变化和发光性质研究

王丹, 王晓丹, 夏长泰, 赛青林, 曾雄辉

2022, 51(4): 600-605.

摘要 ( 128 )

PDF (3607KB) ( 117 )

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采用离子注入法制备了不同剂量的β-Ga₂O₃:Eu³⁺样品,并在空气中进行了退火处理,成功实现了Eu³⁺的光学激活。通过拉曼和X射线衍射表征了β-Ga₂O₃晶体随Eu³⁺注入剂量的应力变化趋势,发现随着Eu³⁺剂量的增加,晶格应力先增加后减少,并对其内在机理进行了分析。利用阴极荧光光谱对晶体的发光性质进行了表征,主要观察到峰值位于380 nm附近、宽的缺陷发光峰以及峰值位于591 nm、597 nm和613 nm的Eu³⁺发光峰。通过高斯拟合发现,该380 nm发光峰主要由360 nm、398 nm和442 nm三个子峰构成,分别与自陷激子和施主-受主对有关。此外,Eu³⁺发光峰位置与强度受到基质局域晶体场的影响。

n型GaAs欧姆接触电极制备工艺

左芬, 翟章印

2022, 51(4): 606-610.

摘要 ( 197 )

PDF (3022KB) ( 90 )

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目前,n型GaAs欧姆接触电极的制备方法以蒸镀法为主,然而该方法具有设备价格高、浪费电极材料的缺点。本文采用离子溅射法制备了n型GaAs的欧姆接触电极AuGeNi/Au,通过优化制备过程,可获得表面光滑平整、成分均匀无偏析的电极层。400 ℃氩气气氛下退火处理后,电极与GaAs之间由肖特基接触变为欧姆接触,极间电阻降为原来的1/20。退火温度在400~500 ℃时可得到很小的比接触电阻率(10^-6 Ω·cm²),有利于半导体器件工作稳定性的提高,降低能耗。退火温度低于400 ℃或高于500 ℃后比接触电阻率都较大,这分别与欧姆接触未形成以及Au-Ge合金的“球聚”有关。该制备方法和过程的优点为:设备成本低、流程简便、节省电极材料,具有良好的经济效益和实用价值,适合科研实验室使用。

SnS_xSe_2-x单晶纳米片的可控制备与表征

张国欣, 宁博, 赵杨, 刘绍祥, 石轩, 赵洪泉

2022, 51(4): 611-619.

摘要 ( 98 )

PDF (12969KB) ( 37 )

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锡二硫族化合物可以通过改变硫和硒的含量来连续调控三元合金材料的带隙、载流子浓度等物理化学性质,在电子和光电子器件应用上具有巨大的潜力。本文采用化学气相沉积(CVD)技术可控地制备了不同元素组分的SnS_xSe_2-x(x=0,0.2,0.5,0.8,1.0,1.2,1.5,1.8,2.0)单晶纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能量色散X射线光谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)以及拉曼光谱等手段对SnS_xSe_2-x纳米片进行了综合表征。结果表明本方法成功实现了元素百分比可调的SnS_xSe_2-x单晶纳米片的可控制备。重点研究了依赖于元素百分比的SnS_xSe_2-x的拉曼特征谱,实验结果与基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算得到的SnS_xSe_2-x的拉曼仿真谱高度吻合,理论计算结果较好地诠释了实验拉曼光谱发生变化的原因。本研究提供了一种元素百分比可调的三元SnS_xSe_2-x单晶纳米片的可控制备方法,同时对锡二硫族化合物的明确、无损识别提供了方案。

石墨烯及石墨烯/氮化硼的电子结构特性研究

齐越, 王俊强, 朱泽华, 武晨阳, 李孟委

2022, 51(4): 620-627.

摘要 ( 98 )

PDF (6501KB) ( 55 )

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化学气相沉积法生长的单层石墨烯具有卓越的力学、热学和电学特性,成为新一代纳米器件的首选材料。对石墨烯电子特性的理论研究有利于推动纳米器件的发展与应用。本文基于密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法,系统地研究了石墨烯及石墨烯/氮化硼的电子结构特性。结果表明,在高对称K点,带隙为零。在50~400 K范围内,由于费米面的电声子散射作用,单层石墨烯的迁移率随着温度增加呈现显著下降趋势。此外,通过对不同层间距的石墨烯/氮化硼结构的能带、态密度、电子密度等特性分析,发现随着层间距增加,能带间隙减小,导带与价带间的能量差减小。随着原子个数的增加,石墨烯/氮化硼超胞结构与原胞结构的带隙开度变化规律一致,这对石墨烯基器件的结构设计具有一定的指导意义。

非金属元素(F, S, Se, Te)掺杂对ZnO/graphene肖特基界面电荷及肖特基调控的理论研究

庞国旺, 刘晨曦, 潘多桥, 史蕾倩, 张丽丽, 雷博程, 赵旭才, 黄以能, 汤哲

2022, 51(4): 628-636.

摘要 ( 86 )

PDF (7818KB) ( 27 )

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本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明,ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结,并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移,使得graphene层表面带正电,ZnO层表面带负电,在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时,异质结呈现欧姆接触;当掺入S、Se、Te原子时,异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型,且有效降低了肖特基势垒的高度,特别是Te原子掺入后,p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

袁文宾, 钟敏

2022, 51(4): 637-642.

摘要 ( 124 )

PDF (10235KB) ( 52 )

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铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。

Y掺杂WS₂二维材料的第一性原理研究

宁博, 张国欣, 闫冰, 赵杨, 石轩, 赵洪泉

2022, 51(4): 643-651.

摘要 ( 88 )

PDF (14395KB) ( 66 )

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WS₂由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法,探索了本征单层WS₂及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS₂的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS₂为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后,带隙减小为1.508 eV,依旧保持着直接带隙的特性,随着Y掺杂浓度的不断增大,掺杂WS₂带隙进一步减小,当浓度达到25%时,能带结构转变为0.658 eV的间接带隙,WS₂表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能,且掺杂浓度增大时,体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS₂二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。

翘曲度对锗烯的电子结构及光学性质的影响

熊启杭, 岑伟富, 吕林, 杨吟野

2022, 51(4): 652-659.

摘要 ( 108 )

PDF (7348KB) ( 40 )

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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究不同翘曲度下锗烯的电子结构及光学性质,分析翘曲度对电子结构及光学性质的影响。采用六种不同的近似方法对锗烯的几何结构进行优化,得到最稳定的结构体系,在此基础上选取不同的翘曲度,并对翘曲度的稳定性进行论证得到三种较稳定的翘曲结构。通过翘曲度的调节打开锗烯的带隙,并且通过调节翘曲度实现锗烯带隙在间接带隙和直接带隙之间的转化,通过分析态密度解释了能带结构的调控机制,以及翘曲度对锗烯光学性质的影响。研究表明翘曲度能够有效地调控锗烯的电子结构和光学性质,提高光电子利用效率。

氩气退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的性能影响研究

罗露林, 张洁, 羊新胜, 赵勇

2022, 51(4): 660-665.

摘要 ( 78 )

PDF (8161KB) ( 70 )

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作为一种铁基超导薄膜,Fe(Se,Te)薄膜具有晶体结构简单、所包含的元素较少、易于合成的特点,不仅有利于超导机理研究而且有着潜在的技术应用价值。本文通过磁控溅射在温度为320 ℃的CaF₂单晶衬底上制备了Fe(Se,Te)薄膜,并在氩气氛围下进行了退火处理。研究了退火时间对Fe(Se,Te)薄膜的晶体结构、微观形貌、成分组成以及电输运特性的影响。结果表明:Fe(Se,Te)薄膜的结晶性较好,退火有助于消除薄膜样品中的FeSe相,薄膜的晶格常数c对退火不敏感,退火后薄膜晶粒尺寸变大;Fe(Se,Te)薄膜成分与靶材的名义组分存在一定的偏差,退火时间越长,Fe(Se,Te)薄膜表面的颗粒越密集;Fe(Se,Te)薄膜的电阻随温度升高而减小,呈现出半导体特性,退火3 h后电阻明显增大。

掺锗提高VO₂薄膜的相变温度机理研究

崔景贺, 蒋权伟, 高忙忙, 梁森

2022, 51(4): 666-672.

摘要 ( 77 )

PDF (10259KB) ( 30 )

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二氧化钒(VO₂)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(T_MIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO₂薄膜T_MIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm²大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO₂薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于T_MIT的提高(本课题T_MIT最大可达84.7 ℃)。T_MIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。

水热法制备银修饰混晶二氧化钛及其光催化性能研究

朱丽, 夏杨雯, 何莉莉, 朱晓东

2022, 51(4): 673-678.

摘要 ( 98 )

PDF (9734KB) ( 39 )

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采用水热法制备了锐钛矿、金红石、板钛矿三相混晶TiO₂,对其进行了Ag修饰改性。利用XRD、SEM、TEM、PL、DRS等测试技术研究了样品的晶体结构、形貌以及光学性质。结果表明,制备的TiO₂为锐钛矿/金红石/板钛矿三相混晶结构,Ag修饰后金红石含量增加,锐钛矿、板钛矿含量减小。Ag以单质Ag以及AgCl的形式存在,Ag@TiO₂异质结构更加有利于光生电荷的转移,提高了光催化活性。光照90 min后,银修饰TiO₂对盐酸四环素(TC)的降解率由纯TiO₂的78.5%提高到91.6%。

蓝色荧光粉Sr₃LnM(PO₄)₃F:Eu²⁺的发光调控

王维昊, 王延惠, 叶凯文, 胡一凡

2022, 51(4): 679-686.

摘要 ( 90 )

PDF (8268KB) ( 31 )

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采用高温固相法合成了一系列Eu²⁺激活的Sr₃LnM(PO₄)₃F(Ln=Gd, La, Y; M= Na, K)荧光粉,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明:成功合成了Sr₃LnM(PO₄)₃F:Eu²⁺荧光粉,样品的粒径为2~10 μm。荧光粉在蓝光区具有强烈的发射,归属为发光中心Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷跃迁。当基质中的碱金属M由Na变成K时,Eu²⁺的发光颜色由淡蓝色变成深蓝色,色纯度大幅提高,有效地调控了Eu²⁺在氟磷灰石Sr₃LnM(PO₄)₃F中的发光,进而发现了一种通过改变第二层配位原子来调控Eu²⁺发光的策略。

染料敏化太阳能电池载流子传输的数值模拟

程友良, 集鑫锋, 刘萌

2022, 51(4): 687-694.

摘要 ( 72 )

PDF (5220KB) ( 22 )

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由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO₂薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO₂薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO₂薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm^-1时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。

LiZr₂(PO₄)₃包覆对高镍三元正极材料结构及电化学性能的影响

刘琳琳, 刘杰, 陈前林, 罗诗键, 李翠芹

2022, 51(4): 695-703.

摘要 ( 95 )

PDF (5258KB) ( 25 )

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高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题,本论文首先合成NCM811三元正极材料,再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr₂(PO₄)₃(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面,形成LZPO@NCM811三元正极改性材料,并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定,材料的电化学性能最好:在0.1 C倍率下,首圈放电容量为210.16 mAh/g,远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g);在循环200圈后,材料的容量保持率为79.4%,优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。

白云石制备似立方体状方解石型碳酸钙晶体及其机理研究

邓晓阳, 郑强, 曲笑原, 凡远洋, 刘海利, 曹笑宁, 岳岩, 李雪

2022, 51(4): 704-715.

摘要 ( 100 )

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以轻烧白云石粉、氯化铵和二氧化碳为原料,在未使用晶型控制剂的情况下,通过蒸氨-沉钙过程制备出了似立方体状碳酸钙。研究了反应温度、溶液中钙离子浓度、通气速率、搅拌速度以及陈化时间对碳酸钙中方解石相含量以及晶体形貌的影响,并探索了沉钙反应的晶型控制机理。结果表明,在反应温度40 ℃、钙离子浓度0.05 mol/L、通碳速率100 mL/min、搅拌速度400 r/min和陈化时间2 h的条件下,制备出形貌规整、粒径分布均匀的似立方体状碳酸钙,平均粒径为5~10 μm。该研究为提升白云石的使用价值、生产高附加价值的碳酸钙产品,以及提高白云石资源的利用率提供理论基础。

TiB₂、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究

许森, 林文松, 张虹, 石健强, 方宁象

2022, 51(4): 716-722.

摘要 ( 82 )

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在1 500 ℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquid silicon infiltration, LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B₄C-TiB₂-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要组成相为B₁₂(C, Si, B)₃、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB₂和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18) MPa和(5.38±0.38) MPa·m^1/2,分别比B₄C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB₂的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方面解释了B₄C-TiB₂-CNT复合材料的增韧机理。

黄绿色葡萄石的矿物学特征及谱学研究

王倩倩, 郭庆丰, 葛笑

2022, 51(4): 723-729.

摘要 ( 96 )

PDF (4867KB) ( 31 )

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葡萄石可以以板状、片状、葡萄状、肾状、放射状或块状集合体的形式产出,因其美丽的外观和特殊的晶体结构,近年来受到了学者的广泛关注。本文通过电子探针、粉晶X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计等仪器对黄绿色葡萄石的成分、结构及谱学特征进行了分析与探讨。葡萄石的主要致色元素为Fe,且Fe³⁺经常取代Al³⁺占据八面体配位,Fe²⁺经常取代Ca²⁺存在于空隙中。电子探针数据表明:Fe与Al的含量变化整体呈现负相关关系,Fe与Ca的含量变化也整体呈现负相关关系,Fe含量相对较高的样品其黄绿色调加深。XRD图谱和拉曼光谱的结果表明:在葡萄石中绿帘石以包裹体的形式存在。红外光谱和拉曼光谱表明葡萄石中存在硅氧四面体和铝氧八面体两种架构,紫外可见吸收光谱揭示了葡萄石的致色机理。本文对葡萄石的矿物学特征及谱学特征进行系统分析,为后续葡萄石的进一步研究提供思路与实验数据。

氮化镓功率电子器件封装技术研究进展

冯家驹, 范亚明, 房丹, 邓旭光, 于国浩, 魏志鹏, 张宝顺

2022, 51(4): 730-749.

摘要 ( 252 )

PDF (20586KB) ( 386 )

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氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)以其击穿场强高、导通电阻低、转换效率高等特点引起科研人员的广泛关注并有望应用于电力电子系统中,但其高功率密度和高频特性给封装技术带来极大挑战。传统硅基电力电子器件封装中寄生电感参数较大,会引起开关振荡等问题,使GaN的优良性能难以充分发挥;另外,封装的热管理能力决定了功率器件的可靠性,若不能很好地解决器件的自热效应,会导致其性能降低,甚至芯片烧毁。本文在阐释传统封装技术应用于氮化镓功率电子器件时产生的开关震荡和热管理问题基础上,详细综述了针对以上问题进行的GaN封装技术研究进展,包括通过优化控制电路、减小电感L_g、提高电阻R_g抑制dv/dt、在栅电极上加入铁氧体磁环、优化PCB布局、提高磁通抵消量等方法解决寄生电感导致的开关振荡、高导热材料金刚石在器件热管理中的应用、器件封装结构改进,以及其他散热技术等。

宝石纹理在产品设计中的应用

郭朝霞

2022, 51(4): 750-751.

摘要 ( 56 )

PDF (573KB) ( 30 )

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