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半导体学报(英文)2026年第5期——中文导读:15-16
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研究论文
15 提高肖特基型p-GaN栅可靠性的栅极串联二极管结构研究
GaN器件因其栅电荷小，开关速度快而成为极具竞争力的功率半导体晶体管，它们被广泛应用于快充、电机驱动、光伏等各个领域。然而，驱动电压与栅极击穿电压之间的余量较小，轻微的栅压超调就会导致栅极击穿，进而损坏GaN器件和电源系统，栅极可靠性已经成为GaN器件关键难题之一。目前的技术基本集中在器件层面提高栅极可靠性，主要用于提升栅极击穿电压。在实际应用时，电路中的寄生电感会导致栅压出现超调现象，因此，需要从电路层面解决该实际动态工作问题。
近日，西安电子科技大学郝跃院士团队张进成教授、赵胜雷教授研究组提出了一种适用于肖特基型p-GaN HEMT的栅极串联二极管结构，并研究了该结构在器件导通时对栅源电压振荡的影响。研究表明，该结构能够缓解GaN器件的栅源电压超调问题，使栅极电压振荡得以稳定。与传统结构相比，随着漏源电压的增大，该结构在双脉冲的两个脉冲下的超调量分别降低了31.4%—71.4%和40.6%—80.4%。该项新型技术从电路层面，为改善GaN器件栅极工作稳定性，提供了一种简洁可行的设计思路。
图1. 所提出的GaN栅极串联二极管结构的 (a) 原理图和 (b) 实际电路图。
图2. (a) 第一脉冲和 (b) 第二脉冲下，导通电压为5 V时，常规结构和所提出结构在不同Vds下的栅源电压最大振荡值。
该文章以题为“Investigation of a gate-series-diode structure for improving schottky-type p-GaN gate reliability”发表在Journal of Semiconductors上。
文章信息：
Investigation of a gate-series-diode structure for improving schottky-type p-GaN gate reliability
Xuejing Sun, Shenglei Zhao, Yinhe Wu, Longyang Yu, Juan Gui, Ga Zhang, Xiufeng Song, Shuzhen You, Song Yang, Hui Sun, Bin Hu, Huantao Duan, Jin Rao, Zhen Chen, Yue Hao, Jincheng Zhang
J. Semicond. 2026, 47(5): 052503 doi: 10.1088/1674-4926/25100012
16 低阈值氮化镓基面发射激光器
表面发射激光器是一种可以垂直芯片表面发光的半导体激光器，具有高光束质量、高功率和易于二维集成等优点。其中，光子晶体面发射激光器（PCSEL）和环形光栅面发射激光器（CGSEL）是两种重要的设计路线。将它们应用于氮化镓（GaN）基外延片上，其波长可覆盖蓝绿波段。在水下通信与探测、高精度金属加工和显示与照明等领域具有重要应用潜力。
图1.（a）GaN基面发射激光器结构示意图；（b）PCSEL的方晶格圆孔的表面SEM图；（c）CGSEL的环形光栅SEM图；（d）环形光栅的局部图。然而，在GaN材料体系中，这类器件的研发进展缓慢。主要难点在于，传统高性能GaN基PCSEL往往依赖二次外延技术，即在刻蚀光子晶体后再次外延生长量子阱等结构，该工艺复杂且成本高昂。同时，由于p-GaN的欧姆接触较难实现等原因，电注入条件下实现室温激射困难。截至目前，尚无电注入下GaN基CGSEL激射的实验报道。
近日，苏州国家实验室联合中国科学院苏州纳米所和苏州镓锐芯光科技有限公司，实现了室温PCSEL和CGSEL的电脉冲激射。研究团队在同一GaN外延片上采用无需二次外延的p侧刻蚀工艺制备了不同大小的PCSEL和CGSEL，并对比两者的性能。研究发现，在相同尺寸下，中心带有微腔的CGSEL的阈值电流密度显著低于PCSEL，直径1 mm的CGSEL的阈值低至0.7 kA/cm2。进一步研究表明，中心带有微腔的CGSEL激射模式为缺陷态模式，具有高品质因子。两种类型激光器的激射波长均在438 nm附近。
本研究为低成本、高性能GaN面发射激光器的制备提供了清晰的技术路径。尤其是CGSEL缺陷模式设计，在低光子晶体限制因子的条件下仍能实现优异性能，展现出更强的鲁棒性和实用潜力。未来，研究团队预计通过以下方式进一步提升器件性能：优化外延结构，增强光场和光栅的相互作用；探索双晶格和三角孔等新型光子晶体结构。
图2.（a）电脉冲注入下的CGSEL光谱；（b）电脉冲注入下的PCSEL光谱；（c）P-I-V曲线；（d）阈值电流密度随谐振腔尺寸的变化。
该文章以题为“Low-threshold GaN surface emitting lasers: A comparative study of circular grating and photonic crystal designs”发表在Journal of Semiconductors上。
文章信息：
Low-threshold GaN surface emitting lasers: A comparative study of circular grating and photonic crystal designs
Yuzhen Zheng, Zhiwei Sun, Tong Xu, Bolin Zhou, Xiaoqi Yu, Xinrui Wang, Junfei Wang, Yongchen Miao, Suman Xia, Zhi Liu, Zengcheng Li, Pengyan Wen, Kanglin Xiong, Jianping Liu, Huaibing Wang, Hui Yang
J. Semicond. 2026, 47(5): 052504 doi: 10.1088/1674-4926/25120001https://blog.sciencenet.cn/blog-3406013-1537812.html
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