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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 MESFET103

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 MOSFET118

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 JFET127

3.4.1 SiC JFET的半导体物理基础127

3.4.2 横向SiC JFET129

3.4.3 垂直SiC JFET130

3.4.4 SiC VJFET发展趋势及挑战134

3.4.5 SiC JFET应用135

3.5 SiC BJT136

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 IBJT144

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 GTO154

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 HEMT167

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 MMIC190

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 HEMT209

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 HEMT219

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