新型功率电子材料与器件

课程编码：180202140100P3002H 英文名称：Advanced power electronic materials and device 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：黄森等

本课程立足于Si基功率器件的基本结构及概念，依次介绍III族氮化物、碳化硅、氧化镓、金刚石、以及新型功率电子材料与器件的结构与基本原理，包括III族氮化物半导体材料与电子器件，碳化硅基半导体材料与新型器件，以及氧化镓、金刚石新型超宽禁带半导体的材料特性，器件结构与工艺等新结构器件原理的相关知识。教学目标是要求学生掌握新型功率电子材料和器件的基本原理和分析方法，并能够根据具体要求设计新型结构和原理的半导体器件。

半导体物理，半导体器件物理

第一章 功率电子器件导通与耐压原理 4学时 姚毅旭
第1节 功率电子材料理论极限
第2节 功率电子器件结终端技术
第3节 新型结终端技术
第二章 功率MOSFET器件及其新型结构 8学时 姚毅旭
第1节 功率MOSFET的基本结构
第2节 新型功率MOSFET结构及其工艺
第3节 功率MOSFET的动态特性
第4节 功率MOSFET器件的安全工作区
第三章 双极型功率电子器件 4学时 姚毅旭
第1节 功率二极管及其新型结构
第2节 Si基功率晶闸管及其新型结构
第四章 绝缘栅型双极性晶体管（IGBT） 4学时 姚毅旭
第1节 IGBT的基本工作原理
第2节 新型IGBT技术
第五章 新型功率电子材料概述 4学时 黄森
第1节 新型功率电子器件的应用背景
第2节 III族氮化物半导体材料概述
第3节 新型宽禁带半导体材料概述
第六章 III族氮化物半导体异质结构 4学时 黄森
第1节 III族氮化物异质结的基本物理性质与二维电子气特性
第2节 III族氮化物半导体异质结材料的外延生长和缺陷性质
第3节 新型III族氮化物异质结材料
第七章 III族氮化物功率电子器件 4学时 黄森
第1节 III族氮化物HEMT基本结构和制备工艺
第2节 III族氮化物MIS-HEMT基本结构和性能
第3节 GaN基HEMT和MIS-HEMT器件的电学表征和可靠性
第4节 新型III族氮化物功率电子器件
第八章 SiC基功率电子材料与器件 4学时 黄森
第1节 SiC材料的物理性质和能带结构
第2节 SiC基SBD，JBS的基本结构和制备工艺
第3节 SiC基MOSFET，JFET的基本结构和制备工艺
第4节 SiC基PiN，IGBT的基本结构和设计
第九章 超宽禁带功率电子材料与器件 4学时 黄森
第1节 Ga2O3材料的物理性质和材料生长
第2节 Ga2O3基功率电子器件基本结构和制备工艺
第3节 金刚石材料的物理性质和制备方法
第4节 金刚石基功率电子器件

黄森，中国科学院大学博士生导师，中国科学院微电子研究所研究员，国际IEEE高级会员，获国家自然基金委优秀青年基金和中科院青促会优秀会员资助。2009年博士毕业于北京大学，长期致力于高性能GaN基功率电子器件和物理研究，在超薄势垒AlGaN/GaN增强型器件设计，PEALD-AlN钝化，高温栅槽刻蚀和高绝缘O3-Al2O3栅介质工艺，以及大尺寸Si基GaN绝缘栅功率器件制造等方面取得一些较有国际影响力的创新成果。迄今在IEEE EDL/TED等电子器件知名期刊以及IEDM、ISPSD等微电子领域著名会议上发表论文100余篇，其中2 篇入选ESI高被引论文，发表了GaN领域中国大陆首篇IEDM论文。申请美国专利8项（授权6项），中国专利41项（授权14项）。受邀参与撰写《宽禁带半导体电子材料与器件》和《氮化镓基半导体异质结构及二维电子气》等书籍。

姚毅旭，男，工学博士，中国科学院微电子研究所副研究员、硕士生导师，研究方向为微电子学与固体电子学。先后就读于电子科技大学、北京大学，2022年于中国科学院大学获博士学位后留所工作至今。姚毅旭长期面向我国功率芯片和新型电源系统的需求，专注于GaN功率器件研究，在器件失效机理、可靠性评价和高压器件设计等方面形成了扎实的学术积累。先后发表学术论文20篇，代表性成果发表于Nature Communications、IEEE Electron Device Letters、Applied Physics Letters、Applied Physics Reviews、ISPSD等高水平期刊及会议，其中1篇入选Editor's Pick。作为负责人主持国家自然科学基金青年项目、工业和信息化部重大专项、中国科学院青年人才项目等多项国家级课题，累计主持科研经费超过500万元。