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为实现具有高击穿电压和优异正向特性的第三代半导体功率器件，天津赛米卡尔科技有限公司技术团队依托先进的半导体TCAD仿真平台，优化设计了一种具有p-NiO插入终端的混合式肖特基势垒二极管结构（Hybrid SBD）。...

基于先进的TCAD半导体仿真设计平台，天津赛米卡尔科技有限公司的技术团队设计了一种具有Ni/Ga2O3/GaN混合结构的日盲紫外探测器。该探测器分为Ga2O3吸收层和GaN传输层，如图1（a）和1（b）所示，在无光照情况下，Ga2O3吸收层中的电子浓度被Ni/Ga2O3异质结的内建电场耗尽；如图1（b）和1（d）所示，在有紫外光照情况下，Ga2O3吸收层中产生的光生电子被内建电场推入电子迁移率更高的GaN传输层中进行输运，提高了光生载流子的传输效率。图1（a）无紫外光照情况下和（c）有紫外光照情况下

GaN基功率器件凭借其高电子漂移速度和迁移率、高耐压特性与热稳定性、低导通电阻和开启电压等优异特性被广泛应用在低压级消费电子领域、中压级的汽车电子领域和高压级的工业电机领域中。其中，肖特基势垒二极管（SBD）是功率转换系统中的核心组件之一，而实现具有低开启电压和超高耐压的GaN基SBD是目前所追求的主要目标。为此，依托先进的半导体TCAD仿真平台，我司技术团队自主设计并成功制备了一种新型的GaN基SBD，实现器件性能的大幅改善。图1（a）表明当处于正向偏置时，我司技术团队自主设计的SBD器件能够实现更高

《涨知识啦40》——二极管的瞬态特性对于功率二极管来说，除了关注功率损失和反向阻断能力外，其在导通和关断过程中的瞬态特性也是不容忽视的，某些情形下甚至会上升为首要问题。功率二极管从断态到稳定导通状态的过程中，其正向电压会随着电流的上升首先出现一个过冲，然后才逐渐趋于稳定，如图1所示。电压过冲的物理机制主要有两个，一个是阻性机制，一个是感性机制。阻性机制是指少数载流子输入的电导调制作用。以P+N结二极管为例，在导通初期，二极管的电阻主要来自低掺杂N区的欧姆电阻，其值颇高且为常量，因此管压降随着电流的上

依托先进的半导体器件仿真设计平台，天津赛米卡尔科技有限公司技术团队实现了击穿电压为420 V的GaN基准垂直肖特基功率二极管的设计方案（SFP-SBD：具有侧壁场板的GaN基准垂直肖特基功率二极管），并在蓝宝石衬底上制备了该器件结构。技术团队对所制备的器件进行了电流-电压测试[图1(a)]，通过在器件侧壁及台面边缘处制备场板结构，有效降低了台面边缘处的电势及电流密度[图1(b)和(c)]，从而抑制了因刻蚀工艺导致的侧壁缺陷对载流子的复合效应。图 1 （a）电流-电压关系图， (b) 电势分布图，..

对于绝大多数的半导体材料，当其两端施加一定的偏置电压时，电子或空穴会在外加电场的作用下进行漂移运动，且漂移速度随着电场的增加而增大，直到达到饱和漂移速度；然而，对于某一类半导体材料而言，例如n-GaAs，当半导体内部的电场处于某一范围时，n-GaAs材料会呈现出负微分电导区，电子的平均漂移速度逐渐减小，迁移率则为负值。为什么会出现这种现象？由什么引起？带着这些疑问，小赛将为大家慢慢解读。图1（a）展示了GaAs材料的能带结构，可以看出GaAs材料的导带存在两个能谷，分别为能谷1和能谷2 [1]。导带..

相比边发射激光器而言，垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser，简称VCSEL）拥有更低的阈值电流和更高的光束质量。同时，由于VCSEL光子输运是沿外延生长方向，因此VCSEL拥有更高的模式选择性，且易于实现二维阵列集成。VCSEL的上述优点使其为未来的光通信以及大规模集成电路的光互联提供了无限可能。然而VCSEL的工作模式对器件设计提出了更高要求。首先，需要精确控制VCSEL腔长，从而使增益区置于腔内驻波波腹处，实现更高的受激辐射效率，这对...

国家卫健委发布的第一例新型冠状病毒的全基因组序列分析结果显示：该新型冠状病毒为一种β属新型冠状病毒，WHO（World Health Organization）将其命名为2019-nCov。人民日报的报道指出，UVC结合其它防护措施，在一定程度上可以有效防控2019-nCov疫情扩散。（以上内容引自《人体保卫战-UVC对战新型冠状病毒》）因此开发高效率UVC-LED的重要性不言而喻。优良的器件架构...

为了进一步夯实大家的半导体器件物理基础，本期《涨知识啦》从量子跃迁角度为大家梳理一下常见半导体光电器件的基本工作原理，从而帮助大家更加深入的了解不同半导体光电器件的内在工作机理。转存失败重新上传取消图 1 电子在导带与价带中的跃迁在热平衡条件下，直接带隙半导体的导带和价带内分别占有一定数量的电子和空穴。导带中的电子以一定的几率与价带中的空穴复合并以光子的形式放出复合所产生的能量, 这一过程称为自发光发射跃迁。特别当半导体处于激励状态下，导带占有的电子密度很高时，自发辐射产生...

目前， Micro-LED的显示技术在制造上面临两个主要的技术挑战：一个是全彩显示（Full-color display）,另外一个为巨量转移（Mass transfer）。本周“涨知识啦”给大家介绍的就是其中的巨量转移技术，它是Micro-LED显示技术中不可或缺的一个重要环节。巨量转移又称薄膜转移，就是将Micro-LED器件转移到具有特定的驱动基板上，并组装成二维周期阵列。通常500 PPI（Pixels Per Inch）的手机屏幕需要将近800万个像素颗粒，因此Micro-LED的显示技术中转移

众所周知，对于传统的二极管来说，雪崩击穿是一种常见的由载流子碰撞主导的击穿方式。然而，除了雪崩击穿外，还存在另一种造成功率二级管电流瞬间增大的效应，即齐纳击穿。齐纳击穿是在强电场和隧道效应的作用下，大量电子从价带穿过禁带而进入到导带时所引起的一种击穿现象。图1 隧道结的电流电压特性齐纳击穿又称为隧道击穿，因此本推文首先重点介绍一下p+/n+结中的隧道效应。图1展示了p+/n+结工作电流随外加偏置电压变化的典型分布，该变化趋势直接取决于p+/n+结能带分布。图2 隧道结的简单能带图首先，对应图1中

AlGaN基深紫外发光二极管（DUV LED）凭借其工作电压低、功耗低、无污染、体积小、易于集成、直流驱动等优势，不仅替代了传统汞灯在聚合物固化、杀菌医疗、废水处理等领域的应用，而且把健康、环保、节能的生活理念带进了千家万户，并形成了庞大的DUV LED新兴市场，如便携式消毒电子产品市场、白色家电市场、母婴用品市场等。由于影响AlGaN基DUV LED应用潜力的关键性能指标有发光波长、光输出功率和外量子效率（EQE）等，而DUV LED内部的载流子输运及复合机制又是决定器件性能的关键因素。因此，天津赛米卡尔

LED（Light-emitting diodes）作为一种电光转换器件，不仅要求其具有较高的外量子效率，优良的电学（I-V）特性也是决定其电光转化效率的关键因素之一。因此对I-V特性的深入研究有助于设计制备高性能的LED器件。在正常工作状态下，LED本质上属于一种正偏PN结，所以理想I-V特性曲线如图 1实线所示，然而，在实际的仿真设计、实验器件制备中，我们经常会遇到实际输出的I-V特性曲线严重地偏离理想工作状态，那么影响LED器件的I-V特性的因素有哪些呢？图 1 串联电阻和并联电阻改变对LED器

《涨知识啦33》-SBD器件中的肖特基二极管漏电流机制 (下)根据《涨知识啦》第32期可知，随着反向偏压的增大，肖特基二极管漏电流的增幅远远超过了耗尽区内空间电荷产生电流的水平，随后，研究人员发现在肖特基势垒二极管处于反偏工作下时，是存在镜像力的，因此肖特基势垒高度会随之降低。为了解释上述肖特基势垒降低效应这个现象，我们可以去分析图1所示的金属-半导体能带图。图1镜像力造成肖特基势垒降低的能带示意图当半导体体内的一个电子在距离界面x处靠近金属，同样大小的镜像正电荷会出现在距离界面 - x 处的金属中

目前，以GaN和SiC为代表的第三代半导体材料具有禁带宽度大、临界电场高和电子饱和漂移速度快等优势，突破了硅与传统化合物材料（GaAs、InP等）技术发展的瓶颈，被广泛地应用在光电、电力电子、射频微波等领域，展现出了巨大的发展潜力；而Ga2O3材料的禁带宽度高达~4.9 eV，临界电场高达~8 MV/cm（是Si的2.7倍，SiC和GaN的2倍，Baliga优值分别是SiC和GaN的10倍和4倍以上），因此是制造场效应晶体管、肖特基二极管、日盲紫外探测器等的优良材料，并逐渐肩负起超宽禁带半导体材料发展的重任

为弥补显示领域长波长Micro-LED的不足，针对GaN基黄光Micro-LED的发光效率问题，天津赛米卡尔科技有限公司技术团队提出了一套切实可行的器件设计方案，并对其器件物理机理进行了详细阐述。该成果被发表在应用物理及光学领域权威SCI期刊Applied Optics [Appl. Optics, 60(11), 3006-3012 (2021)]。“阶梯阱”多量子阱结构先前已被多次报道，并且该量子阱结构有助于提高GaN基蓝、绿光LED器件的空穴注入效率和载流子波函数重叠率，从而使器件外量子效率得到提升

近日，云南师范大学涂洁磊教授课题组成功设计与制备了具有TiO2/Al2O3/MgF2涂层的高效GaInP/InGaAs/Ge晶格匹配三结太阳电池，该涂层具有表面反射率低和透射率高等特点，相关科研成果以“Broadband graded refractive index TiO2/Al2O3/MgF2 multilayer anti-reflection coating for high efficiency multi-junction solar cell”为题发表在Solar Energy上(第一作者为

成果展示：SiC基IGBT模型（ver.1.0）作为十四五规划和2035年远景目标中科技前沿领域重点攻关方向，碳化硅（SiC）基绝缘栅双极型晶体管（IGBT）肩负众望。尽管目前碳化硅功率MOSFET的阻断电压已经可以做到10 kV，但作为一种缺乏电导调制的单极性器件，进一步提高阻断电压将会面临通态电阻升高的问题。理论计算表明，20 kV的碳化硅功率MOSFET需要制备厚度超过172 μm的漂移区，则其通态特征电阻将会显著增大，可超过245 mΩ·cm2。因此实现高压大电流功率器件（>7kV，>

垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）具有体积小、阈值电流低、可单纵模输出、功耗低和集成度高等优点，其发展引起了各个领域的瞩目，顺应了眼下信息社会的发展趋势。当下，无论是在光通信领域还是消费电子领域，VCSEL器件应用的身影随处可见，并且正不遗余力地改善着人们的生活方式与生活质量。850 nm VCSEL凭借相对成熟稳定的技术特点，被普遍地视为一种适用于短距离光通信领域的理想光源，其高频特性极大程度上促进了光通信技术的发展；随着带有3

紫外光电探测器在导弹预警、火灾检测、公共安全和环境检测等领域具有广泛的用途。基于肖特基金属接触电极的MSM结构紫外探测器由于制备工艺相对简单、探测灵敏度较高等优势，获得了广泛的关注。在光照条件下，当对MSM紫外探测器一侧的金属电极施加一定的偏压时，两侧的金属电极之间将会产生势垒差，从而促进光生载流子的输运与采集；然而如果想在零偏压的状态下实现光生载流子的输运和采集，则需要通过调控两个金属肖特基电极之间的功函数差，从而可以在光吸收区域引起能带的倾斜，促进载流子的输运。图1 (a) 对比器件Device R

纳米图形衬底对AlGaN基深紫外LED中光子输运的影响图形化蓝宝石衬底已经在可见光LED领域得到广泛的应用，其优势在于它不仅能有效改善外延生长质量，还可以提高LED的光提取效率。基于先进的半导体仿真设计平台，我司技术人员开发出了纳米图形衬底（NPSS）上的深紫外LED（DUV LED）的计算模型。研究发现：NPSS能够提高DUV LED中横向传播的TM极性光的光提取效率，但会抑制偏向垂直传播的TE极性光的光提取效率（如图1所示）。造成这种现象的原因是，当DUV LED中采用NPSS结构时，NPSS会把部分

当光照射到PN结上时，PN结区会产生电子-空穴对，结区中的部分非平衡载流子将以复合的形式湮灭，没有参与复合的非平衡载流子则在PN结区电场的作用下进行输运：电子进入N区，空穴进入P区，因此N区中过剩的电子和P区中过剩的空穴在PN结附近形成与内建电场相反的光生电场。光生电场除了部分抵消内建电场外，还在在N区和P区之间产生额外电势，即光生伏特效应(Photovoltaic effect)，光生伏特效应是太阳能电池工作的基本原理。PN结型光电二极管是一种最常见的太阳能电池结构。光电二极管的设计通常可以达到特定的光

相较于传统的LCD和OLED而言，基于Micro-LEDs的显示技术有着诸多优势，这也使得其有望成为下一代显示技术的主流。当前基于Micro-LED的显示技术仍然需要克服很多瓶颈，除了工艺制造中全彩显示和巨量转移两个难题以外，基于GaN基的Micro-LED器件的低EQE也是亟待解决的关键问题之一。造成GaN基的Micro-LED器件低EQE的主要原因在于小尺寸器件下，侧壁缺陷造成的非辐射复合对器件性能的影响。针对这一问题，主要有以下几个方法去解决：从工艺制备角度来说，可以通过对侧壁进行热退火、对侧壁进行化

高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor，HEMT）具有超高速、低功耗与低噪声等优点，被广泛地应用于高频信号处理、卫星通信、微波与毫米波器件等领域，因此研制出高效的HEMT器件对于我国电子信息技术的发展具有极其重要的意义；借助于TCAD设计软件，研究人员能够直观地对器件内部工作机理进行分析并设计出各类新型架构，省时、省力、省财地制备更高性能的HEMT器件。　 近期，基于Crosslight公司先进的半导体仿真设计平台，我司技术团队为国内某高科技公司创新性地开发

本周《涨知识啦》主要给大家介绍的是激光器的横模(lateral mode)和纵模(longitudinal mode)的区别。做为激光器的两个关键参数，从表象看会让人错误的理解为仅仅是模式在方向上的不同。特别是对于边发射和面发射两种不同激光器，更容易混淆。首先，激光器的纵模指的是在激光器谐振腔内形成的稳定驻波。对于一个固定的谐振腔，由于满足谐振腔来回振荡相位匹配条件的波长有很多，只要满足这个条件就可以形成稳定的驻波，所以在同一个谐振腔内会存在很多驻波形式，而一个驻波形式就对应一个纵模。纵模可以和波长或者频

大家好，本周小赛给大家介绍的是《涨知识啦》系列内容：肖特基势垒二极管(SBD)基本的电流输运机制。图1展示了SBD外加正向偏置时，器件内部的能带及载流子输运机制。其中，编号1-5分别为：热激发电流 （半导体一侧的电子跨过势垒进入金属）隧穿电流 （电子隧穿通过势垒）复合电流 （耗尽区中的电子空穴发生复合）电子扩散流 （耗尽区中的电子扩散）空穴扩散流 （耗尽区中的空穴扩散）图1正向偏置时，SBD内部能带及载流子输运分布示意图。图2展示了SBD外加反向偏置时，器件内部的能带及载流子输

近年来，Ga2O3材料凭借着优越的电学与光学特性，愈发引起了研究人员的强烈关注，同时被广泛地应用于各类高功率半导体器件与光电子器件。因此，借助于计算软件对其内部物理机制的研究便显得尤为重要，可帮助研究人员省时、省力、省财地制备高性能的半导体器件。近日，基于Crosslight公司先进的半导体仿真设计平台，我司技术团队不断突破技术瓶颈，完善材料性质及物理模型，创新性地开发出了Ga2O3-SBD计算模型。如上图所示，基于该模型计算输出的结果与实验结果高度吻合，对于SBD器件内部物理机制的研究极具重要的意义。

基于Crosslight公司先进的半导体仿真设计平台，我司技术团队已成功开发出半导体激光器有效腔长模型。光学谐振腔是一种只允许相位匹配的光波在其中来回振荡从而实现谐振的空腔，只有特定波长的光束才能在谐振腔中稳定振荡，并形成驻波。如果光学谐振腔中存在增益介质，则谐振腔可以提供光学增益，并产生激光，因此光学谐振腔是激光器的重要组成部分。谐振腔的设计直接影响了激光输出的模式特性、功率特性和稳定性。然而，工作温度的变化会直接引起激光器有效腔长的变化，造成激射波长的漂移。我司技术团队的计算结果表明：随着半导体激.

此前，小赛给大家简单普及了金属与半导体之间的两种接触类型：欧姆接触与肖特基接触，二者也凭借各自的优势被研究人员充分应用。本周小赛给大家主要介绍的是基于肖特基接触类型的MSM型光电探测器的基本原理。众所周知，光探测器可以将光信号转换成电信号；然而，根据光子能量的大小，MSM型光电探测器分为两种工作模式：模式1：当光子能量大于材料的禁带宽度时（hv>Eg），半导体内部会产生大量的电子-空穴对，在电场的作用下形成稳定的光电流，具体如图（a）所示。该工作特点与PIN型光电探测器类似，而且当反向偏压足够大，

GaN 基高电子迁移率场效应管(HEMT)在高频大功率器件方面具有突出的优势，并在其应用领域已取得重要进展，但GaN基HEMT器件大功率应用的最大挑战是其“normally-on”特性。对于传统的AlGaN/GaN HEMT器件，沿Ga面方向外延生长的结构存在较强的极化效应，导致在AlGaN/GaN异质结界面处产生大量的二维电子气（2DEG），且在零偏压下肖特基栅极无法耗尽沟道中高浓度的二维电子气。当栅极电压VGS=0时，HEMT沟道中仍有电流通过，需要在栅极施加负偏置耗尽栅极下二维电子气，将HEMT置于关

大家好，本周给大家带来的是《涨知识啦》系列内容：PIN型光电探测器的基本原理。众所周知，PIN二极管是由一层本征（或低掺杂）层夹在重掺杂的P层和N层之间所组成的三层结构器件，如下图所示。其中，金属表面打开了一个窗口用来接收探测光源，同时，减薄顶部的半导体区域有利于降低该层对光源的吸收，合理地设计i层的宽度有助于获得所需要的特征响应。由于i层为轻掺杂，在零偏压或低的反偏电压下，该层处于完全耗尽的状态；鉴于两侧均为重掺杂区，因此器件的空间电荷区主要集中在i层中，具体如下图所示。从图中可以看出，耗尽区主要集中

近日，我司技术团队成功开发了应用于深紫外LED中不同极性光传播的全反射镜模型，该模型的成功开发有助于科研人员深入分析全反射镜中TE、TM极性光与金属的相互作用，并为器件的设计制备提供重要的指导作用。众所周知，倾斜侧壁全反射镜结构可以把横向传播的TM极性光直接反射到出光面的逃离锥，从而极大地提高深紫外LED的光提取效率[1]。然而，常规蓝光LED采用的Ag反射镜对于深紫外波段的反射率不足40%，取而代之的是反射率超80%的Al反射镜。基于仿真模型，技术团队对二者反射镜材料进行相关计算，发现二者对不同极性光展

《涨知识啦19》—HEMT 的电流崩塌效应在之前的《涨知识啦》章节中，小赛已经介绍了GaN材料中极化效应以及二维电子气（2DEG）的产生原理。因2DEG具有超高的沟道迁移率，所以2DGE可以应用在高电子迁移率晶体管（HEMT）中，而本周主要介绍的是GaN基HEMT中存在的电流崩塌现象。HEMT主要是以2DEG为导电沟道中的电流载体，通过改变栅电极偏置电压控制沟道中2DEG的通断，实现对HEMT电流的调制。由于2DEG中电子基本不受杂质散射的影响，沟道中的电子迁移率较高，所以在直流高频应用领域可以表现出优异

现如今，光电探测器已经应用到各个领域。通过与LED或激光二极管结合，光电探测器可用于电路隔离器、入侵报警以及激光雷达等系统，因此光电探测器的应用领域和范围都将随着时间的推移而不断扩大，本期的内容就先给大家简单介绍一下pn结光电探测器的基本工作原理。就pn结光电探测器而言，光可以穿透至冶金结邻近区域的pn结二极管中，该区域因吸收光子而产生电子-空穴对，如下图所示。在p型一侧或n型一侧不超过一个扩散长度的准中性区中，非平衡少数载流子扩散到耗尽区；随后，这些空间电荷区的载流子和光生载流子通过电场进行输运，即

2020年8月4-7日，第十六届全国MOCVD学术会议在安徽屯溪盛大召开。本次会议以“先进光电技术 · 智能绿色制造”为主题，与专家学者、工程技术人员和企业家围绕MOCVD生长机理与外延技术、MOCVD设备、材料结构与物性、光电子器件、电力电子器件、微波射频器件等领域开展广泛交流，了解发展动态，促进相互合作。会议期间，北京大学的研究人员以“极化调制多量子垒EBL对AlGaN基深紫外LED载流子输运性质的影响研究”为题，利用仿真技术对AlGaN基深紫外LED器件进行了深度剖析，研究发现采用Al组分和厚度渐变

由于GaN基VCSEL中绝缘埋层的分压特性，绝缘孔径边缘存在横向能带弯曲的问题，导致空穴向电流限制孔(aperture)外泄漏，电流限制孔作用被削弱，粒子数反转下降，从而会导致激光的增益降低[1]。依托Crosslight公司先进的半导体激光器设计平台，我司技术团队开发出secondary aperture模型，即建议利用选区生长的方式在p-GaN层中插入n-GaN层，形成secondary aperture，n-GaN插入层的引入可形成反偏pn结，并对空穴造成耗尽效应[2]，可在孔径外形成纵向能带势垒，限

深层理解MIS结构，助力金半接触载流子注入效率的提升众所周知，高AlN组分AlGaN材料的欧姆接触一直是困扰业界的一大难题。我司技术团队借助Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，发现当在n型AlGaN层与金属接触电极之间插入绝缘薄层时 (i.e., Metal/Insulator/Semiconductor:MIS)，可有效屏蔽界面处的肖特基势垒，因此可显著抑制AlGaN材料表面耗尽效应，使得电子以隧穿的方式高效地注入到器件内部(如图1所示)，技术团队把该结构应用在了深紫外发光二极管（DUV

基于Crosslight公司先进的半导体器件仿真设计平台，我司技术团队成功开发出适用于光电器件的光线追踪模型，可视化地呈现了光强的空间分布。基于此模型，研究人员可以更高效地设计封装结构和器件结构，优化结构的光学参数，改善器件的出光性能。此外，该模型的成功开发对于Micro-LED 全彩显示的研究也具有重要的意义，可帮助研究人员理清量子点或荧光粉等颜色转换材料参数对于全彩显示的影响，为全彩显示技术长足发展提供一定的理论指导。...

在前面的PN结系列中我们提到过理想PN结的I-V曲线可用如下数学式表达，本周《涨知识啦》将继续给大家介绍PN结系列一些基础知识——PN结的热效应。PN结的正向电压UF（通态压降）是温度T的函数。在电流密度较小时，UF随着温度T的上升而下降，因而其温度系数是负数。在电流密度较大时，由于PN结中性区的电阻对UF有重要影响，而载流子的迁移率在高温时变小会使中性区的电阻增大，因而这时的UF将随温度上升而增大，其温度系数为正。下图是两个不同温度下的PN结特性曲线，从图中的虚线可以看到温度系数在大电流条件下改变符号

《涨知识啦16》—温度对二极管电压的影响在《涨知识啦14》中我们提到了影响发光二极管电压的不同因素，如接触电阻、突变异质结引起的电阻以及低载流子浓度和低载流子迁移率等。除此之外，发光二极管结温是一个十分重要的参数，主要是因为器件内量子效率受结温影响较大，另外高温会引起器件工作寿命的缩短以及封装的加速老化。因此了解结温对器件性能的影响就成了制造发光二极管中十分重要的课题之一，本期我们就简单介绍一下结温对二极管电压的影响。理想pn结二极管的IV特性可以由Shockley方程给出，其中Js是饱和电流密度