砷化鎵

dB。關(guān)鍵詞：砷化鎵；單平衡混頻器；W波段；變頻損耗中圖分類號(hào)：TN914.42? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）11-0052-05Design of a Mixer Chip in W-band Based on GaAs Schottky DiodeFAN Fan， FU Qi（The 13th Research Institute of CETC， Shijiazhuang? 050051， China）Abstract

五族的磷化銦和砷化鎵，光芯片產(chǎn)線具有建設(shè)周期長(zhǎng)、擴(kuò)產(chǎn)慢的特點(diǎn)，人工智能的快速發(fā)展將持續(xù)拉動(dòng)上游基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)光模塊及配套的光芯片需求，將給國(guó)內(nèi)光芯片廠商帶來市場(chǎng)拓展機(jī)遇。戰(zhàn)略價(jià)值引關(guān)注對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制是國(guó)際通行做法，世界上主要國(guó)家普遍對(duì)其實(shí)施管制。自2008年起，美國(guó)先后制定了相關(guān)政策文件。歐盟2008年第一次公布關(guān)鍵礦產(chǎn)資源清單之后，每3年進(jìn)行一次例行更新；歐盟委員會(huì)在2023年3月份發(fā)布的《歐洲關(guān)鍵原材料法案》，已經(jīng)將鎵和鍺列為戰(zhàn)略性原料；鎵和

0)0 引 言砷化鎵(GaAs)屬Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，是用途最廣泛的第二代化合物半導(dǎo)體材料之一。與元素半導(dǎo)體Ge和Si相比，GaAs具有電子遷移率高、禁帶寬度大、電子有效質(zhì)量小、能帶結(jié)構(gòu)特殊等重要特性，是一種性能優(yōu)異的電子信息功能材料，主要應(yīng)用于微電子和光電子領(lǐng)域。在微電子領(lǐng)域使用的半絕緣砷化鎵，主要通過垂直梯度凝固(vertical gradient freeze， VGF)法、垂直布里奇曼(vertical Bridgman， VB)法和液封直拉(l

aqus軟件對(duì)砷化鎵晶棒線切過程進(jìn)行有限元建模分析，在有限元模型中，晶片總厚度偏差為零，即可將未變形前切片面視為基準(zhǔn)面，切片面受熱變形后的平面視為中心平面。采用切片表面節(jié)點(diǎn)變形位移來間接反映切片翹曲度。1 多線切割熱分析理論基礎(chǔ)研究多線切割過程中的熱力學(xué)問題主要包括兩方面內(nèi)容：傳熱問題分析，確定模型的線切溫度場(chǎng)；熱應(yīng)力問題，確定模型的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)。結(jié)合鍍銅鋼線鋸切割砷化鎵晶棒時(shí)，溫度場(chǎng)直接影響切片熱應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，而熱應(yīng)力場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)耦合影響幾乎可忽略，因此本文對(duì)

常多類型，其中砷化鎵（GaAs），因?yàn)槭侵圃旄吖β蔍C（集成電路）的原料，而成為近年來當(dāng)紅的化合物半導(dǎo)體，無論是人臉識(shí)別、無人車、5G基站等技術(shù)都需要它，可說是下個(gè)世代智慧科技最關(guān)鍵的半導(dǎo)體晶圓?；衔锇雽?dǎo)體屬于元素周期表中兩個(gè)或多個(gè)不同族的化學(xué)元素，砷化鎵屬于IIIA族和V族復(fù)合半導(dǎo)體材料（電子術(shù)語三五族）。與單一元素的硅半導(dǎo)體相比，化合物半導(dǎo)體具有獨(dú)特的材料特性，例如直接帶隙（direct bandgap）、高擊穿電壓（high break down

方法，可以將由砷化鎵制成的微型半導(dǎo)體打印到柔性塑料表面，所得設(shè)備的性能可與目前市場(chǎng)上最好的傳統(tǒng)光電探測(cè)器媲美，且能承受數(shù)百次彎曲，因此可用作未來機(jī)器人的智能電子皮膚，讓其“看到”人類視覺范圍以外的光。研究人員稱，此前他們開發(fā)出將硅電路直接打印到柔性塑料表面的方法，創(chuàng)造出了高性能的可彎曲電子產(chǎn)品。砷化鎵被用于制造多種高性能電子產(chǎn)品，但主要打印在剛性表面上。在最新研究中，他們改進(jìn)了現(xiàn)有的滾印系統(tǒng)，使用15 μm寬的導(dǎo)線陣列將砷化鎵電子產(chǎn)品打印到柔性表面上，由此

：功率放大器;砷化鎵;超寬帶;微波單片集成電路中圖分類號(hào)：TN43? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）04-0069-03Design of V Band Ultra Wideband Power Amplifier ChipXU Wei（The 13th Research Institute of CETC， Shijiazhuang? 050051， China）Abstract： A V-band ultra

。因此，對(duì)基于砷化鎵光纖技術(shù)的變壓器繞組熱點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析與研究?？紤]到最終測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性，本文會(huì)在較為真實(shí)的環(huán)境之下，結(jié)合砷化鎵光纖技術(shù)營(yíng)造更具穩(wěn)固性的熱點(diǎn)溫度檢測(cè)模式，優(yōu)化整體的溫度控制結(jié)構(gòu)。在原本的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中，增設(shè)多目標(biāo)的監(jiān)測(cè)模塊，以精細(xì)化的方式獲取對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息，從多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)全面執(zhí)行處理，為后續(xù)的工作提供便利條件的同時(shí)，推動(dòng)熱點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)行業(yè)邁入新的發(fā)展臺(tái)階[5]。1 砷化鎵光纖技術(shù)下變壓器繞組熱點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)1.1 光纖光柵溫度

201109)砷化鎵太陽電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于空間電源系統(tǒng)，從單結(jié)到多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)發(fā)展變化，其效率不斷提高，從最初效率為17%[1]的單結(jié)砷化鎵太陽電池，到效率為22%[2]的雙結(jié)砷化鎵太陽電池，再到當(dāng)今國(guó)際上批產(chǎn)效率達(dá)30%的三結(jié)砷化鎵太陽電池[3]。目前我國(guó)批產(chǎn)效率為30%的三結(jié)GaInP/GaAs/Ge太陽電池已進(jìn)入工程化應(yīng)用階段[4]，滿足了衛(wèi)星、深空探測(cè)以及多功能航天運(yùn)輸系統(tǒng)等對(duì)能源的需求。國(guó)內(nèi)外在空間用高效多結(jié)砷化鎵太陽電池方面，主要技術(shù)路線為通過調(diào)

17）0 引言砷化鎵（GaAs）在光電子和微電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是制作通信器件和半導(dǎo)體發(fā)光二極管的關(guān)鍵材料。與硅單晶一樣，砷化鎵襯底正逐步向大尺寸、高幾何精度、高表面質(zhì)量、低損耗方向發(fā)展，是目前最重要、最成熟的化合物半導(dǎo)體材料之一。砷化鎵材料主要分為兩類：半絕緣砷化鎵材料和半導(dǎo)體砷化鎵材料。半絕緣砷化鎵材料主要制作MESFET、HEMT和HBT結(jié)構(gòu)的集成電路。主要用于雷達(dá)、微波及毫米波通信、超高速計(jì)算機(jī)及光纖通信等領(lǐng)域。砷化鎵材料是目前生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛

化鎵、磷化銦、砷化鎵，這些材料是第二代半導(dǎo)體、第三代半導(dǎo)體的代表材料，不僅在具有較高的頻率，還具有較高的功率，人們將其應(yīng)用在了很多產(chǎn)業(yè)中，如：新能源產(chǎn)業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)等。1 化合物半導(dǎo)體特性（1）砷化鎵半導(dǎo)體特性。對(duì)于化合物半導(dǎo)體來說，砷化鎵不僅是一種至關(guān)重要的半導(dǎo)體材料，還是一種可以被應(yīng)用在多方面的半導(dǎo)體材料。當(dāng)前，在所有的化合物半導(dǎo)體中，人們對(duì)砷化鎵的研究最多，所生產(chǎn)的量也最大。從電子遷移率方面來說，砷化鎵的電子遷移率較高，比硅的電子遷移率高出五六倍；從光

中以半導(dǎo)體材料砷化鎵為例，對(duì)LDA或GGA法帶隙計(jì)算值的誤差問題進(jìn)行研究，并在理論上給出出現(xiàn)帶隙誤差的物理解釋。1 LDA或GGA法計(jì)算的帶隙誤差LDA或GGA法可以在花費(fèi)較少的計(jì)算資源的條件下得到材料體系較為準(zhǔn)確的多種性質(zhì)，但是這2種方法的主要缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致砷化鎵、單晶硅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體的帶隙計(jì)算值顯著偏小。雜化泛函法是在LDA、GGA法的基礎(chǔ)上引入Hartree-Fock交換能而得到的一種計(jì)算方法，例如Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE)

30000)以砷化鎵為主要材料的Ⅲ-Ⅴ族太陽電池，具有較好的光譜匹配度、較高的光電轉(zhuǎn)換效率以及優(yōu)異的耐溫耐輻照性能，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、空間站等航天飛行器的電源系統(tǒng)。然而隨著空天飛行器的快速發(fā)展，對(duì)為其提供能源的太陽電池陣提出了新的要求，要求更高的光電轉(zhuǎn)換效率、更高的質(zhì)量比功率等。因此，超薄薄膜砷化鎵太陽電池已經(jīng)成為未來重要發(fā)展方向[1]。目前，研究人員關(guān)注的薄膜砷化鎵太陽電池主要是三結(jié)砷化鎵太陽電池。國(guó)外的主要研究單位有Spectrolab、MicroLi

技術(shù)發(fā)展，三階砷化鎵電池已將光譜吸收限紅移至1 800 nm，基本實(shí)現(xiàn)太陽光譜的全吸收，因此目前衛(wèi)星上主要采用三階砷化鎵電池。由于太陽能帆板體積和表面積通常較大，因此對(duì)衛(wèi)星的光學(xué)散射特性影響較大[1]。在NASA的支持下，約翰遜航天中心對(duì)300多種空間目標(biāo)材質(zhì)的光譜特性進(jìn)行了測(cè)量，建立了較為完備的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。俄羅斯國(guó)家工程物理研究將太陽能電池陣作為一大類重要空間目標(biāo)表面材質(zhì)，開展老化對(duì)材質(zhì)光譜的影響。加拿大Bedard[2]等以Can X-1工程試驗(yàn)小衛(wèi)星

中的不足，以及砷化鎵單晶作為太陽能電池材料在能帶結(jié)構(gòu)（更適宜的禁帶寬度、直接帶隙）和光電轉(zhuǎn)化效率上所具有的硅單晶所不具備的優(yōu)勢(shì)[1]，將砷化鎵單晶太陽能電池引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生針對(duì)砷化鎵單晶和硅單晶太陽能電池進(jìn)行比較研究。通過兩種材料能帶結(jié)構(gòu)的差異即可很好地解釋二者性能差異，易于學(xué)生理解和教師教學(xué)，從而達(dá)到滿意的學(xué)習(xí)效果。1 太陽能電池的基本原理由于電子和空穴的擴(kuò)散與中合作用，在PN 結(jié)內(nèi)部存在一個(gè)由N 區(qū)指向P 區(qū)的穩(wěn)定的內(nèi)建電場(chǎng)。當(dāng)光連續(xù)照射到PN 節(jié)

。金屬鎵是制備砷化鎵、氮化鎵單晶半導(dǎo)體材料的主要原料。隨著國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)射頻通信和LED的平穩(wěn)發(fā)展，以及5G基站建設(shè)和VCSEL光電芯片等新興產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，將持續(xù)增加對(duì)砷化鎵、氮化鎵等核心材料需求，并進(jìn)一步帶動(dòng)金屬鎵消費(fèi)增長(zhǎng)，改善金屬鎵供需平衡，有望推動(dòng)鎵價(jià)格平穩(wěn)回升。金屬鎵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀1.中國(guó)金屬鎵供需態(tài)勢(shì)我國(guó)是全球最大的金屬鎵生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國(guó)。2019年，我國(guó)原生鎵產(chǎn)量356.6噸、同比降低11.7%，消費(fèi)量262噸、基本持平，出口量預(yù)計(jì)為91.3噸、同比

450001)砷化鎵(GaAs)屬Ⅲ～Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，因其具有較高的飽和電子速率和電子遷移率，在激光、發(fā)光和微波等應(yīng)用領(lǐng)域顯示出優(yōu)異的性能。但是砷化鎵晶圓的脆性高，材料的彈性極限和屈服強(qiáng)度接近，與硅材料晶圓相比，在切割過程中更容易產(chǎn)生芯片崩裂現(xiàn)象，使芯片的晶體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力損傷，導(dǎo)致產(chǎn)品失效和使用性能降低。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)硅晶圓切割進(jìn)行了深入的研究。閆偉文等[1]介紹了劃片機(jī)的劃切原理，并對(duì)劃切中影響劃切質(zhì)量的關(guān)鍵因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。劉定斌等[2-3]

發(fā)展使得超高速砷化鎵集成電路的研究成為必然。用深亞微米工藝實(shí)現(xiàn)高速、高性能芯片設(shè)計(jì)的工藝也已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。文章對(duì)各種工藝特點(diǎn)進(jìn)行研究對(duì)比，以便盡可能發(fā)揮各種工藝的優(yōu)點(diǎn)。得到關(guān)于具體芯片如何選擇合適設(shè)計(jì)工藝的方案。關(guān)鍵詞：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體;砷化鎵;芯片工藝;光纖通信目前，采用深亞微米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Comple-mentary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工藝設(shè)計(jì)超高速集成電路是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，其

力的一大領(lǐng)域，砷化鎵（GaAs）是一種很容易被提起的半導(dǎo)體材料，它與整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，這也是我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。砷化鎵（GaAs）是目前最重要、最成熟的化合物半導(dǎo)體材料之一，廣泛應(yīng)用于光電子和微電子領(lǐng)域。目前全球砷化鎵單晶的總年產(chǎn)量已超過 200噸，我國(guó)也是繼日本、德國(guó)之后第三個(gè)掌握砷化鎵晶體生長(zhǎng)技術(shù)的國(guó)家。關(guān)鍵詞：砷化鎵（GaAs）;功率器件;5G1 概述GaAs是Ⅲ-Ⅴ族元素的化合物，黑灰色固體，熔點(diǎn)1238℃。它在600℃以下，能在空

ces)的單結(jié)砷化鎵電池打破世界紀(jì)錄，據(jù)報(bào)道，采用阿爾塔設(shè)備公司全球領(lǐng)先的柔性砷化鎵薄膜電池，波音公司旗下極光飛行科學(xué)公司（Aurora）設(shè)計(jì)了一架翼展74m的太陽能無人機(jī)“奧德修斯”（Odysseus）?！皧W德修斯”僅靠太陽提供動(dòng)力就能有效地?zé)o限飛行，擁有當(dāng)今持久性太陽能航空器中最大的有效載荷能力。測(cè)試完成后，該機(jī)將在2019年2月下旬運(yùn)往波多黎各開始飛行測(cè)試。據(jù)了解，第二架類似的無人機(jī)正在建造中，第三架研制工作也開始啟動(dòng)。

影響因素。三結(jié)砷化鎵太陽電池是目前空間最常用的太陽電池。自20世紀(jì)90年代以來，以GaAs為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體太陽電池成為光伏太陽電池領(lǐng)域中最活躍、最富成果的電池種類[1]。得益于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)GaInP寬帶隙和InGaAs窄帶隙材料體系的深入研究，以及晶格失配外延和反向生長(zhǎng)等技術(shù)的發(fā)展，III-V族化合物半導(dǎo)體太陽電池的轉(zhuǎn)換效率有了很大的提高[2]；以空間應(yīng)用為目標(biāo)，采用反向生長(zhǎng)多結(jié)（inverted met

子公司阿爾塔的砷化鎵薄膜太陽能技術(shù)展開為期一年的測(cè)試，以評(píng)估其未來是否可用于NASA低軌道飛行任務(wù)，包括為立方體衛(wèi)星提供動(dòng)力。NASA科學(xué)家表示，“在測(cè)試期間，太陽能電池將暴露在太空環(huán)境中，以測(cè)試太空環(huán)境對(duì)它們的影響。測(cè)試結(jié)果對(duì)于探索太陽系所需的小型、高性能航天器的設(shè)計(jì)具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值?！睋?jù)介紹，漢能阿爾塔提供的砷化鎵電池是面向未來的薄膜太陽能技術(shù)。在相同面積下，它產(chǎn)生的效能可以達(dá)到普通柔性太陽能電池的2-3倍，是目前全球轉(zhuǎn)換率最高的薄膜太陽能技術(shù)。“隨

0)0 引 言砷化鎵是繼硅之后的第二代半導(dǎo)體材料，適用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)通訊、精確制導(dǎo)、新一代衛(wèi)星通信等裝備系統(tǒng)。受制造成本因素的驅(qū)動(dòng)，砷化鎵晶片尺寸逐漸增大，晶片厚度向超薄化發(fā)展，對(duì)其面型精度的要求也不斷提高。晶片總厚度變化量(TTV)是檢驗(yàn)加工水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并直接影響后續(xù)各項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品的最終質(zhì)量。1 拋光方式的選取CMP是砷化鎵晶片加工的主要方式，其基本原理是砷

趨勢(shì)。1.3　砷化鎵與硅材料的比較這兩種材料比較如下。(1)光電轉(zhuǎn)化率。由于禁帶寬度是材料光譜響應(yīng)的基本參數(shù),砷化鎵比硅禁帶寬，使得砷化鎵材料的光譜響應(yīng)特性和空間太陽光譜匹配能力較硅材料優(yōu)越。低光譜特性硅電池的理論效率為23%，而高光譜特性單結(jié)砷化鎵電池的理論效率是27%，而多結(jié)的砷化鎵電池理論效率還可以達(dá)到45%以上。(2)耐溫性。砷化鎵材料的太陽電池高溫特性優(yōu)于硅太陽電池，砷化鎵材料的太陽電池在250℃的條件下工作正常，而200℃是硅太陽電池正常運(yùn)行的

參考。關(guān)鍵詞：砷化鎵；缺陷；測(cè)試1、砷化鎵晶片介紹砷化鎵是目前應(yīng)用較為廣泛的一類直接帶隙半導(dǎo)體材料，其導(dǎo)帶最低點(diǎn)與價(jià)帶最高點(diǎn)在同一k空間，電子和空穴能夠有效地符合二發(fā)光。用其制做LED發(fā)光二極管，具有耗電量小、壽命長(zhǎng)、發(fā)熱量少、反應(yīng)速率快、體積小、耐碰撞、適合多種環(huán)境等許多優(yōu)點(diǎn)。2、砷化鎵的制備工藝20世紀(jì)80年代中后期GaAs體單晶生長(zhǎng)技術(shù)趨于成熟，1986年Clemans和Gault等人初次報(bào)告了利用垂直梯度凝固法（VGF）生長(zhǎng)出低位錯(cuò)密度的GaAs單

質(zhì)光電探測(cè)器的砷化鎵光場(chǎng)效應(yīng)晶體管光電探測(cè)器已經(jīng)成為汽車行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。汽車上利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車前照燈、倒車燈、儀表燈和轉(zhuǎn)向燈等光電系統(tǒng)的控制。光電探測(cè)器利用光照引起被照射材料電導(dǎo)率變化的原理，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車相應(yīng)裝置的控制。光電探測(cè)器的關(guān)鍵組件為光場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其品質(zhì)高低直接關(guān)系到光電探測(cè)器的品質(zhì)。另外，近些年汽車行業(yè)朝著智能化、自動(dòng)駕駛的方向發(fā)展，開始將光電探測(cè)器應(yīng)用到自動(dòng)導(dǎo)航、自適應(yīng)巡航中，因而對(duì)光電探測(cè)器品質(zhì)的要求進(jìn)一

×40 mm,砷化鎵電池30 mm×40 mm電池,這是目前太陽電池陣普遍采用的電池。電池樣品如圖2和圖3所示。圖2 硅單體電池圖圖3 砷化鎵單體電池3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過調(diào)節(jié)功率和光斑的大小改變了功率密度，同時(shí)也做時(shí)間上的調(diào)整，經(jīng)過多次正交實(shí)驗(yàn)得出下文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。砷化鎵太陽電池的各個(gè)功率點(diǎn)的閾值表，見表1。根據(jù)表1可以繪出功率曲線圖，如圖4和圖5所示。表1 砷化鎵太陽電池的各個(gè)功率點(diǎn)的閾值表圖4 砷化鎵電池功率損傷曲線圖5 砷化鎵電池能量損傷曲線硅太陽電池的各

的就是宣揚(yáng)自家砷化鎵薄膜太陽能電池的高效太陽能轉(zhuǎn)換率。漢能集團(tuán)一次推出四款分別具備鮮明市場(chǎng)定位的太陽能概念車。其中 Hanergy Solar O為都會(huì)小型車；Hanergy Solar L 走中大型房車路線；Hanergy Solar A 具備多功能旅行車規(guī)格；Hanergy Solar R 則是具備運(yùn)動(dòng)化設(shè)計(jì)的雙門跑車。首先在車型設(shè)計(jì)方面，在結(jié)合漢能集團(tuán)的砷化鎵薄膜太陽能電池技術(shù)上，像是 Hanergy Solar O在車體部分為了獲得最大日照面積，采

300220）砷化鎵材料發(fā)展?fàn)顩r概述趙巧云（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所，天津，300220）砷化鎵廣泛應(yīng)用于光電子和微電子領(lǐng)域，是制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管和通信器件的關(guān)鍵襯底材料。與硅單晶一樣，砷化鎵襯底正逐步向大尺寸、高幾何精度、高表面質(zhì)量方向發(fā)展。目前，日本住友電工、美國(guó)AXT代表著國(guó)際領(lǐng)先水平；中科晶電、晶明公司代表著國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平。未來幾年，是國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)6英寸產(chǎn)品，向國(guó)際水平?jīng)_擊的重要時(shí)期。砷化鎵；半導(dǎo)體發(fā)光二極管；襯底材料砷化鎵（GaAs）

00）關(guān)于針對(duì)砷化鎵芯片裝片工序芯片斷裂問題的研討章婷（江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司江蘇江陰214400）通過對(duì)砷化鎵芯片裝片工序的研究，攻克了芯片斷裂的技術(shù)難關(guān)。本文重點(diǎn)將砷化鎵芯片裝片工序的關(guān)鍵技術(shù)的研究過程進(jìn)行了詳細(xì)說明，列舉了研究過程中各類數(shù)據(jù)分析和結(jié)論。砷化鎵；裝片；芯片斷裂1 背景介紹砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，它的半導(dǎo)體器件具有高頻、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更適合用于高功率的場(chǎng)合。砷化鎵芯片主要用于手機(jī)射頻前端，如功率放大器?？?/div>

大科技 2016年30期2016-08-10

.15 μm 砷化鎵贗配高電子遷移率晶體管工藝，設(shè)計(jì)一款高性能25～30 GHz 6位單片數(shù)控衰減器芯片。電路采用6個(gè)基本衰減單元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過控制不同衰減位導(dǎo)通狀態(tài)組合形成64個(gè)衰減狀態(tài)，給出在衰減電阻上并聯(lián)的衰減結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的數(shù)控衰減器具有0.5 dB的衰減步進(jìn)和31.5 dB的最大衰減范圍；插入損耗小于5.7 dB，回波損耗優(yōu)于-10 dB；所有狀態(tài)衰減精度小于+0.5 dB，附加相移小于-6.0°，衰減幅度均方根誤差小于0.21 dB

言研究高增益砷化鎵(GaAs)光導(dǎo)開關(guān)(Photoconductive Semiconductor Switches，PCSS)的物理機(jī)理具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值［1－7］.在半絕緣GaAs PCSS 中，載流子本征碰撞電離的電場(chǎng)閾值Eth高達(dá)400 kV/cm［8－9］，然而高增益砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)的平均電場(chǎng)E≥10 kV/cm 就能夠觀察到載流子的雪崩生長(zhǎng)現(xiàn)象［6－7］，因此載流子的碰撞電離是需要研究的關(guān)鍵問題.在分析高增益GaAs PCSS 實(shí)驗(yàn)觀

20)科技評(píng)論砷化鎵材料技術(shù)發(fā)展及需求周春鋒，蘭天平，孫 強(qiáng)(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所 天津300220)介紹了 HB、LEC、FEC、VCZ、VB、VGF砷化鎵單晶爐及生長(zhǎng)技術(shù)，分析了各種生長(zhǎng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。HB砷化鎵多晶合成和單晶生長(zhǎng)可以同時(shí)完成，生長(zhǎng)溫度梯度小、位錯(cuò)小、應(yīng)力小；其缺點(diǎn)為不易生長(zhǎng)半絕緣砷化鎵單晶材料。LEC法生長(zhǎng)過程可見，成晶情況可控，可生長(zhǎng)大尺寸、長(zhǎng)單晶；其缺點(diǎn)是晶體溫度梯度大、位錯(cuò)密度高、應(yīng)力高、晶體等徑控制差。V

L陣列用半絕緣砷化鎵單晶生長(zhǎng)工藝研究孫 強(qiáng)，蘭天平，周春鋒(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所 天津300220)VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)陣列是一種面發(fā)射的化合物半導(dǎo)體有源器件，已廣泛應(yīng)用于激光制導(dǎo)、激光測(cè)距等軍事電子領(lǐng)域。為了減少發(fā)射單元之間的高頻串?dāng)_，VCSEL陣列必須生長(zhǎng)在高電阻率和低位錯(cuò)密度的砷化鎵襯底上。通過采用 VGF(垂直梯度冷凝法)生長(zhǎng) 7.62,cm砷化鎵單晶，并選取合適的溫度梯度(4,℃/cm左右)和低位錯(cuò)籽晶，同時(shí)摻入一定劑量

器普遍采用三結(jié)砷化鎵太陽電池。太陽電池在軌運(yùn)行期間，會(huì)受到紫外輻照、原子氧、碎片、等離子體、溫度和污染等多種空間環(huán)境及誘導(dǎo)環(huán)境的影響[4]。太空中，對(duì)砷化鎵電池產(chǎn)生污染的污染源主要有：航天器用非金屬材料放氣[5—6]；姿控發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射[7]；空間環(huán)境的影響[8—10]。其中，非金屬材料放氣是污染源的重要組成部分。航天器真空熱試驗(yàn)中污染監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的結(jié)果表明，非金屬材料放氣釋放的有機(jī)分子主要為鄰苯二甲酸酯類和硅氧烷類[11—13]。文中以非金屬材料灰皮電纜放氣產(chǎn)

斯坦首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵及其他半導(dǎo)體材料的紅外放射作用，并在物理上實(shí)現(xiàn)了二極管的發(fā)光，不過發(fā)出的光不是可見光而是紅外光。1961年，美國(guó)德州儀器公司的科學(xué)家布萊德和皮特曼發(fā)現(xiàn)，砷化鎵在施加電子流時(shí)會(huì)釋放出紅外光輻射，從而率先生產(chǎn)出了具有商業(yè)用途的紅外發(fā)光二極管，并獲得了砷化鎵紅外發(fā)光二極管的發(fā)明專利。此后，紅外發(fā)光二極管就被廣泛應(yīng)用于傳感及光電設(shè)備當(dāng)中，從而為電子工業(yè)增添了活力。紅外發(fā)光二極管作為一種把電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光能的發(fā)光器件，在今天仍然具有極其重要的

3］，其中對(duì)于砷化鎵團(tuán)簇的理論研究也有很多.Balasubramaruan等人較早地研究了Ga2As2團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)［4］，Song 等人用分子軌道動(dòng)力學(xué)方法研究了Ga4As4中性團(tuán)簇的三個(gè)具有Td、Ci、D2d對(duì)稱性的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)［5］，Lou 等用基于密度泛函理論的第一性原理研究了Ga5As5團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，認(rèn)為其基態(tài)結(jié)構(gòu)為帶四帽的三棱柱結(jié)構(gòu)［6］，Vasiliev等在局域密度近似框架下用隨時(shí)間變化的密度泛函理論研究了Ga4As4和Ga5As5團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的吸收譜［7］

Ka波段； 砷化鎵； 微波單片集成電路； 壓控振蕩器； pHEMT中圖分類號(hào)： TN752?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）13?0077?04Design of Ka band MMIC VCOLI Peng?liang， MA Wei（ Xian Institute of Space Radio Technology， Xian 710100， China）Abstract： A Ka?band MMIC VCO w

84)低軌三結(jié)砷化鎵太陽電池陣遙測(cè)數(shù)據(jù)分析解曉莉，高劍鋒，房愛省(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，天津 300384)針對(duì)采用三結(jié)砷化鎵太陽電池陣作為主電源的低軌道衛(wèi)星進(jìn)行梳理，介紹了典型平臺(tái)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)。收集、整理了在軌運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的三結(jié)砷化鎵太陽電池陣的在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)，給出了其在軌溫度變化曲線，分析了電性能輸出及演化情況，為后續(xù)三結(jié)砷化鎵太陽電池陣的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持。LEO軌道；三結(jié)砷化鎵；太陽電池陣；遙測(cè)；在軌溫度電源系統(tǒng)是航天器的重要組成部分，

100176)砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，用砷化鎵制成的半導(dǎo)體器件具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是半導(dǎo)體材料中兼具多方面優(yōu)點(diǎn)的材料。作為第二代半導(dǎo)體，砷化鎵單晶價(jià)格昂貴，相當(dāng)于同尺寸硅單晶片的10～30倍，即使價(jià)格不菲，目前國(guó)際上砷化鎵半導(dǎo)體的年銷售額在10 億美元以上。2010年中國(guó)宣布已掌握一種生產(chǎn)這種材料的新技術(shù)，并在“十二五”計(jì)劃中，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。但砷化鎵加工要求高，難度大，對(duì)加工設(shè)備要求嚴(yán)格，而且國(guó)內(nèi)砷化鎵

理、光電子學(xué)。砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)中電流絲的輻射復(fù)合系數(shù)研究鄭 理1,劉 鴻2(1.成都工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，成都 610031；2.成都學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，成都 610106)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)物理方法研究了砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)中電流絲(即流注)的輻射復(fù)合系數(shù)。通過分析砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)中電流絲一端的自發(fā)輻射光譜, 依據(jù)簡(jiǎn)單平均法和歸一化條件, 確定了電流絲輻射波長(zhǎng)為890nm的輻射復(fù)合系數(shù)為0.118 2, 與相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量吻合。光電子學(xué)；砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)；電流絲；輻射復(fù)合系數(shù)

種新的途徑，從砷化鎵中提取一種納米線。砷化鎵材料長(zhǎng)期被用來制造太陽電池，擁有其他材料（如硅）沒有的優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格高昂。該公司聲稱，通過將納米線懸浮在液體中，并用其涂成一個(gè)表面，使線頭朝上（類似草的葉片），能制造出使用更少的砷化鎵而產(chǎn)生同樣多電力的太陽電池板。據(jù)Sol Voltaics首席執(zhí)行官大衛(wèi)·愛潑斯坦介紹，通過涂抹在玻璃等物體的表面，該方法可以制造出全新的太陽電池板。涂抹在現(xiàn)有的太陽電池板上后，同樣的表面積可以產(chǎn)生更多的電力，而“覆蓋一平方米需要的材

611730)砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)中流注自發(fā)輻射實(shí)驗(yàn)的理論分析劉 鴻1，鄭 理2，楊洪軍1，楊 維1，鄭勇林1(1.成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院，四川成都 610106；2.成都工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，四川成都 611730)分析了高增益砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)中流注(即電流絲)一端不同輻射波長(zhǎng)的自發(fā)輻射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，導(dǎo)出了不同輻射波長(zhǎng)的輻射復(fù)合系數(shù)之間的關(guān)系，拓展了電流絲的自發(fā)輻射隨電流絲電流變化的數(shù)學(xué)模型.計(jì)算結(jié)果表明，絲電流相同時(shí)流注自發(fā)輻射的其他峰值強(qiáng)度略小于890 nm自發(fā)

4）空間用三結(jié)砷化鎵太陽電池采用MOCVD外延設(shè)備在厚度為0.175 mm、直徑為100 mm的鍺襯底上通過正向生長(zhǎng)三個(gè)子電池的方法制備而成的，GaInP2、GaAs、Ge三個(gè)垂直串連的pn結(jié)對(duì)分別對(duì)太陽能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。該太陽電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高、抗輻照性能好、溫度特性好等特點(diǎn)。目前，我所生產(chǎn)的三結(jié)砷化鎵太陽電池已在XX伴星、XX-6、SINOSAT-5、XX-2等多顆衛(wèi)星上使用過，并且嚴(yán)格按照詳細(xì)規(guī)范進(jìn)行一系列的可靠試驗(yàn)，包括高低溫沖擊試驗(yàn)、焊接牢固度

0 引言目前，砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)生高功率光控電磁脈沖領(lǐng)域，其物理機(jī)理對(duì)于器件的性能設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用具有重要意義.高增益砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)的物理機(jī)理十分復(fù)雜［1－10］，對(duì)此，我們研究了鎖定效應(yīng)并取得良好進(jìn)展，在2007年首次報(bào)道了疇電子崩思想［11］，隨后完善了疇電子崩概念，建立了疇電子崩理論，闡明了耿效應(yīng)半導(dǎo)體器件中電流絲(即流注)形成的主要物理過程［8，9，12－15］.對(duì)于高增益砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)，在局域的點(diǎn)照明情況下或者照明激光消失后，電流絲的傳播依

而言)。從圖1砷化鎵遷移率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系中看到，當(dāng)摻雜劑濃度為4×1018/cm3時(shí)，砷化鎵遷移率的理論值為2000 cm3/V·s。因此，為了保證遷移率的要求，需對(duì)摻雜劑Si濃度進(jìn)行控制。圖1 溫度在300 K時(shí)砷化鎵中遷移率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系2 VB-GaAs單晶的摻Si機(jī)理及作用Si在砷化鎵晶體中主要以兩種形式存在，即Si占Ga位成為晶體中的施主雜質(zhì)和Si占As位形成的受主雜質(zhì)[2]。圖2為Si在砷化鎵中的位置示意圖。圖2 Si在GaAs中的位置在砷