近日，來自荷蘭代爾夫特理工大學博士研究生孫躍以第一作者的身份報道了在氮化鎵高功率微波器件領域取得的最新進展，該工作與中國科學院微電子研究所合作完成。主要采用低損傷陡直臺面刻蝕技術 （Steep-Mesa Etch Technology），制備了準垂直型氮化鎵肖特基二極管，其在關態下漏電流可低至10?? A/cm?2，開啟電壓0.7 V，比導通電阻低至0.21 mΩ·cm2，反向耐壓106 V。并以此為基礎， 在國際上首次實現了氮化鎵肖特基二極管在高功率微波限幅器上的應用，成功在L波段實現了高達40 dBm的連續波功率處理能力，并以低于27.2 dBm的泄漏功率為射頻前端接收器鏈路提供保護。

目前，該團隊已經將其研究成果發表在期刊 Electronics 上。該項報道展示了氮化鎵材料在大功率微波器件領域的應用潛力，產品可廣泛用于5G通信、無線充電和新能源汽車等領域，具有非常廣闊的市場前景。

研究背景

伴隨著5G通信時代的到來，數據的無線傳輸速率逐漸提高，同時也對射頻通信器件的功率和頻率范圍等提出了新的需求。微波限幅器已廣泛用于各種無線通信系統的射頻前端接收器上，例如包括用于5G的蜂窩式移動通信系統和微波無線電通信系統。微波限幅器的作用是能夠允許低于某個閾值的微波信號通過，而超過該閾值的功率較大的微波信號會被衰減，可以用來防止與其連接的接收電路中敏感元器件的損壞。現代無線通信系統的發展需要高性能的限幅器，該限幅器需在寬頻帶和高輸入功率下工作，并且具有較高的集成度和較低的產品成本。近年來，對基于硅材料的二極管限幅器已經有許多的研究。然而隨著硅材料逐漸達到其理論極限，其性能進一步改進的空間變小。與之相比，作為寬禁帶半導體的氮化鎵 （GaN） 材料具有高電子飽和速度、高電場強度和耐高溫等優異的材料性質，這使得它非常適用于制造高功率微波器件，同時具備很大的提升空間。