第1章 绪论 1
1.1 电力电子器件的发展 1
1.1.1 Si电力电子器件的发展 1
1.1.2 宽禁带电力电子器件的发展 4
1.1.3 我国电力电子器件的发展 12
1.2 固态微波器件的发展 13
1.2.1 Si和GaAs固态微波器件与电路的发展 13
1.2.2 SiC固态微波器件与电路发展 15
1.2.3 GaN固态微波器件与电路发展 16
1.3 固态器件在雷达领域的应用 22
1.3.1 Si、GaAs固态微波器件与固态有源相控阵雷达 22
1.3.2 SiC、GaN固态微波器件与T/R模块 24
1.3.3 SiC、GaN高频开关功率器件与开关功率源／固态脉冲调制源 29
参考文献 33
第2章 宽禁带半导体材料 35
2.1 氮化镓和碳化硅晶体材料 35
2.1.1 GaN晶体性质和制备 35
2.1.2 SiC晶体性质和制备 41
2.2 碳化硅材料的同质外延生长技术 49
2.2.1 SiC同质外延生长方法 49
2.2.2 SiC CVD同质外延关键技术 53
2.2.3 SiC外延层缺陷 58
2.3 氮化物材料的异质外延生长技术 62
2.3.1 氮化物外延生长基本模式和外延衬底的选择 63
2.3.2 用于氮化物异质外延的金属有机物化学气相沉积技术 68
2.3.3 氮化物异质外延生长中的几个重要问题 72
2.4 宽禁带半导体材料的表征方法 76
2.4.1 X射线衍射测试 77
2.4.2 原子力显微镜测量 79
2.4.3 光致发光谱测量 79
2.4.4 傅里叶变换红外谱厚度测试 80
2.4.5 汞探针C-V法测量杂质浓度分布 82
参考文献 83
第3章 碳化硅高频功率器件 86
3.1 SiC功率二极管 86
3.1.1 SiC肖特基二极管 86
3.1.2 SiC PIN二极管 92
3.1.3 SiC JBS二极管 97
3.1.4 SiC二极管进展 99
3.1.5 SiC二极管应用 102
3.2 SiC MESFET 103
3.2.1 工作原理 103
3.2.2 SiC MESFET研究进展 114
3.2.3 SiC MESFET应用 117
3.3 SiC MOSFET 118
3.3.1 工作原理 119
3.3.2 关键工艺 123
3.3.3 SiC MOSFET进展 125
3.3.4 SiC MOSFET应用 126
3.4 SiC JFET 127
3.4.1 SiC JFET的半导体物理基础 127
3.4.2 横向SiC JFET 129
3.4.3 垂直SiC JFET 130
3.4.4 SiC VJFET发展趋势及挑战 134
3.4.5 SiC JFET应用 135
3.5 SiC BJT 136
3.5.1 BJT基本工作原理 136
3.5.2 BJT基本电学特性 137
3.5.3 SiC BJT关键技术进展 139
3.5.4 SiC BJT的应用 142
3.6 SiC IBJT 144
3.6.1 工作原理 144
3.6.2 SiC IGBT进展 150
3.6.3 SiC IGBT应用 152
3.7 SiC GTO 154
3.7.1 晶闸管的导通过程 154
3.7.2 关断特性 156
3.7.3 频率特性 157
3.7.4 临界电荷 158
3.7.5 SiC GTO研究进展与应用 159
参考文献 163
第4章 氮化镓微波功率器件与电路 167
4.1 GaN HEMT 167
4.1.1 GaN HEMT器件工作原理 167
4.1.2 GaN HEMT器件的性能表征 170
4.1.3 GaN HEMT器件关键技术 173
4.1.4 国内外D模HEMT器件进展 185
4.2 GaN MMIC 190
4.2.1 MMIC功率放大器电路设计 190
4.2.2 MMIC功率放大器电路制备的关键工艺 201
4.2.3 国内外GaN MMIC研究进展 207
4.2.4 GaN MMIC应用 208
4.3 E模GaN HEMT 209
4.3.1 E模器件基本原理 210
4.3.2 国内外E模GaN HEMT器件进展 210
4.3.3 E模GaN器件应用 217
4.4 N极性GaN HEMT 219
4.4.1 N极性GaN HEMT原理 220
4.4.2 N极性GaN材料生长 222
4.4.3 国内外N极性面GaN器件进展 226
4.5 GaN功率开关器件与微功率变换 233
4.5.1 GaN功率开关器件工作原理 233
4.5.2 国内外GaN功率开关器件进展 236
4.5.3 国内外GaN功率开关器件应用 238
4.5.4 GaN开关功率管应用与微功率变换 239
参考文献 242
第5章 展望 245
5.1 固态太赫兹器件 245
5.1.1 太赫兹肖特基二极管 245
5.1.2 太赫兹三极管 249
5.1.3 氮化物太赫兹固态器件 252
5.1.4 太赫兹固态器件总结与展望 254
5.2 金刚石器件 254
5.2.1 金刚石材料基本性质 256
5.2.2 金刚石材料生长方法 257
5.2.3 金刚石器件举例 257
5.2.4 总结与展望 260
5.3 二维材料器件 262
5.3.1 石墨烯材料器件 263
5.3.2 其他二维材料器件 275
5.3.3 二维材料器件制备工艺 276
5.3.4 总结与展望 279
参考文献 280
主要符号表 282
缩略语 288