综   述

垂直型GaN功率电子器件：结构、工艺与关键机制

王军太，韩在天，杜佳宏，谢选，杨树

物理学报，2026，75(8)：080703

DOI: 10.7498/aps.75.20251638

CSTR: 32037.14.aps.75.20251638

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摘要：相比于传统的基于异质外延材料的平面型GaN-on-Si器件，垂直型GaN-on-GaN功率电子器件具有厚度更大、品质更高的同质外延层，能够实现更高耐压、更高电流和更优异的动态性能，对拓展GaN功率电子器件的电压等级、功率等级具有重要意义。本文重点探讨了新型垂直结构GaN肖特基势垒二极管 (SBD)、PiN二极管和沟槽栅金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)的相关研究，主要包括：1) 通过GaN特有的极化电荷和隧穿增强层新结构，在垂直型GaN SBD中同时实现耐压的提升和开启电压的降低；2) 基于直接带隙GaN的光电耦合效应，在双极型GaN PiN二极管中同时实现了电导调制和零反向恢复特性；3) 垂直型GaN二极管还展现出优异的动态电阻性能、浪涌耐量与抗高能质子辐照能力；4) 通过AIN氮化界面层实现高迁移率、高品质因数的垂直型GaN沟槽栅MOSFET。

二维材料光电探测器的双极性响应与应用

韩嘉悦，王军

物理学报, 2026, 75(8): 080704

doi: 10.7498/aps.75.20251589

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摘要：双极性响应近年来作为光电探测器的新型工作机制，通过在不同外部条件下输出可切换的正负光电流，实现光信号的多维映射与信息复用，应用于视觉仿生、在片计算等领域。二维材料近年来由于具有独特的光电特性，在双极性光响应领域发展迅猛。基于二维材料及其异质结的探测器结构，可以通过电场、波长、偏振及入射功率等手段构建实现多类型的双极性器件，应用于类脑视觉、卷积前处理、事件相机及多维光谱解析等。本综述围绕双极性光响应在光电探测器中的发展与应用，系统总结了其物理机制、材料体系、器件结构及典型应用进展。双极性光响应不仅提升了器件性能，也赋予光电探测器计算与学习功能，为多维光信息融合、低功耗视觉计算及智能光电系统的发展提供了新路径。

Ⅲ-Ⅴ族半导体二维量子结构中载流子的自旋弛豫

王一帆，张仕雄，陈帅宇，陈子杰，杨学林，许福军，王新强，葛惟昆，沈波，唐宁

物理学报, 2026, 75(8): 080705

doi: 10.7498/aps.75.20251608

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摘要：Ⅲ-Ⅴ族半导体二维量子结构材料制备工艺成熟，自旋弛豫易于被调控，是研制自旋电子器件的优选材料体系。本文综述了在闪锌矿GaAs基与纤锌矿GaN基二维量子结构材料体系中，利用时间分辨磁光光谱与磁输运测量研究手段，通过结构设计、电场与应力调控自旋轨道耦合及自旋弛豫的研究进展。利用上述调控手段优化结构参数，实现抑制自旋弛豫的SU(2)对称性构型，为高性能自旋电子器件设计制造提供科学依据。

高频高功率氮化镓射频电子器件研究发展综述

任威宇，常志杰，吕滔，侯斌，武玫，张濛，芦浩，杨凌，马晓华，郝跃

物理学报，2026，75(8)：080706

DOI: 10.7498/aps.75.20251631

CSTR: 32037.14.aps.75.20251631

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摘要：为满足5G/6G通信与先进雷达系统对高频、高功率射频电子器件的迫切需求，氮化镓(GaN)基射频电子器件正经历从横向结构向纵向结构的关键技术演进。本文系统梳理了GaN基射频器件从平面横向拓扑向纵向体输运结构演进的技术脉络. 针对传统高电子迁移率晶体管(HEMT)面临的短沟道效应及“耐压-面积”强耦合瓶颈，探讨了其通过新型宽禁带势垒材料的极化能带工程，结合N极性面与三维栅控(FinFET)架构，优化载流子输运特性的演进路径。进一步，深入探讨了基于体材料垂直输运的纵向器件的优势，着重剖析了GaN基异质结双极型晶体管(HBT)在大信号线性度方面的潜力，以及热电子晶体管(HET)借助纳米基区准弹道输运机制实现太赫兹频段工作的物理基础. 最后，面对极高频与极端功率应用场景，指明了GaN射频技术的未来演进轨迹，并对横纵向器件的互补发展以及系统级异构集成的前沿方向进行深度评述与展望。

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的尺寸微缩技术研究进展

韩岳男，杨冠华，卢年端，李泠

物理学报, 2026, 75(8): 080801

doi: 10.7498/aps.75.20251737

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摘要：在后摩尔时代，氧化物薄膜晶体管，特别是以非晶铟镓锌氧化物为代表的宽禁带半导体晶体管，因其低温制备工艺、与后道工艺的良好兼容性以及优异的电学性能而备受关注，被广泛应用于显示、单片三维集成以及存储等领域。本文聚焦于非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的尺寸微缩技术，概述了平面与垂直器件结构中沟道长度微缩、接触长度微缩等研究进展，并对其在单片三维集成及高密度存储等领域的应用前景进行了总结和展望。

氮化镓功率集成

徐云松，季浩天，王浩宇，邱恒志，龚瑞琦，丁申磊，蒋昀洲，顾江敏，李昂，魏进，刘雯

物理学报，2026，75(8)：080802

DOI: 10.7498/aps.75.20260273

CSTR: 32037.14.aps.75.20260273

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摘要：氮化镓(GaN)作为宽禁带半导体材料，具有高临界击穿电场、高电子饱和速度及优异的高温稳定性，在高频、高功率密度功率转换系统中展现出巨大潜力。 本文系统综述了GaN功率集成技术的研究进展，重点分析了GaN作为宽禁带半导体在高频、高温、高功率密度应用中的优势。本文围绕GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的底层技术架构与核心应用模块的设计和性能分析等方面展开论述。研究表明，GaN功率集成电路在提升系统效率、功率密度与可靠性方面具有显著潜力，为新能源汽车、航空航天等极端环境下的电源系统提供了可行的技术路径。

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https://wulixb.iphy.ac.cn/topics

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