本書共8章。其中，第1章介紹Si基GaN材料與芯片的研究意義，著重分析了GaN材料的性質和Si基GaN外延材料與芯片制備的發展歷程。第2章從Si基GaN材料的外延生長機理出發，依次介紹了GaN薄膜、零維GaN量子點、一維GaN納米線和二維GaN生長所面臨的技術難點及對應的生長技術調控手段。第3～7章依次介紹了Si基GaNLED材料與芯片、Si基GaN高電子遷移率晶體管、Si基GaN肖特基二極管、Si基GaN光電探測芯片和Si基GaN光電解水芯片的工作原理、技術瓶頸、制備工藝以及芯片性能調控技術，并介紹了上述各種Si基GaN芯片的應用與發展趨勢。第8章對Si基GaN集成芯片技術進行了闡述。
1995-1999，西北工業大學，學士
1999-2001，西北工業大學，碩士
2001-2004，西北工業大學，博士2004-2005，通用電氣全球研發中心，高級研發科學家
2005-2007，東京大學，日本學術振興會（JSPS）外國人特別研究員
2007-2010，牛津大學，英國皇家學會（Royal Society）研究員
2010-至今，華南理工大學，教授、博士生導師第三代半導體材料1. III-V 族化合物半導體材料及器件的界面調控技術，廣東省技術發明一等獎，2019年，排名第1；
2. 單晶AlN高頻寬帶體聲波濾波芯片技術，中國有色金屬工業科學技術獎一等獎，2023年，排名第1；
3. III族氮化物器件制備與高效散熱技術，中國有色金屬工業科學技術獎一等獎，2020年，排名第1；
4. 廣東省丁穎科技獎，廣東省丁穎科技獎一等獎，2021年，排名第1；
5. 生長在Si襯底上的InGaAs薄膜及其制備方法，2022年中國專利獎優秀獎，2022年，排名第1；
6. 強芯科技-5G體聲波濾波器國產化開拓者，第八屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎，2022年，排名第1；
7. 2021年粵港澳大灣區高價值專利培育布局大賽，粵港澳大灣區高價值專利培育布局大賽金獎，2021年，排名第1；
8. 高性能III族氮化物材料與器件及其產業化應用，全國發明展覽會“發明創業項目獎”金獎，2021年，排名第1；
目錄
《半導體科學與技術叢書》出版說明
序
前言
第1章 Si基GaN材料與芯片的研究意義 1
1.1 半導體材料的分類 1
1.2 GaN的結構與性質 4
1.3 GaN制備的難點 7
1.4 Si基GaN材料與芯片 9
參考文獻 12
第2章 Si基GaN材料的外延生長 15
2.1 Si基GaN薄膜的外延生長 15
2.1.1 Si基GaN外延薄膜生長的科學技術難題 15
2.1.2 GaN薄膜生長的基本模型.18
2.1.3 橫向外延過生長 20
2.1.4 插入層技術 22
2.1.5 低溫生長技術 27
2.1.6 應力補償技術 30
2.2 零維GaN量子點的生長技術 34
2.2.1 Si基GaN量子點的優勢及生長難點 34
2.2.2 緩沖層生長技術 37
2.2.3 自組織生長技術 40
2.2.4 選區生長技術 44
2.3 一維GaN納米線的生長技術 48
2.3.1 一維GaN納米線的優勢及生長難點 48
2.3.2 催化劑輔助生長技術 51
2.3.3 掩模法選區生長技術 52
2.3.4 自組裝生長技術 54
2.4 二維GaN的生長技術 59
2.4.1 二維GaN的優勢及生長難點 59
2.4.2 石墨烯封裝的遷移增強技術 60
2.4.3 模板技術 64
2.4.4 表面限域生長技術 65
參考文獻 67
第3章 Si基GaN LED材料與芯片 75
3.1 引言 75
3.2GaNLED芯片工作原理 75
3.3 Si基GaN LED材料的發展意義 77
3.3.1 Si基GaN LED的優勢 77
3.3.2 Si基GaN LED面臨的瓶頸 78
3.4 Si基GaN LED材料的生長與優化 78
3.4.1 V形坑調控技術 78
3.4.2 超晶格應力釋放層 80
3.4.3 InGaN/GaN多量子阱的優化 81
3.4.4 電子阻擋層 83
3.4.5 p 型GaN的設計 85
3.5 Si基大功率GaN LED芯片的制備工藝 86
3.5.1 各類結構性能對比 86
3.5.2 Si基GaN LED芯片的工藝流程 87
3.5.3 分割線電極技術 88
3.5.4 三維通孔電極技術 89
3.5.5 電流阻擋層 91
3.5.6 鏡面結構 92
3.5.7 金屬鍵合 94
3.5.8 激光剝離技術 95
3.5.9 表面粗化 97
3.6 Si基GaN LED芯片的應用及發展趨勢 98
3.6.1 照明及其發展趨勢 98
3.6.2 micro/mini-LED及全彩顯示 98
3.6.3 Si基紫外LED 99
3.6.4 可見光通信應用及其發展趨勢 101
參考文獻 104
第4章 Si基GaN高電子遷移率晶體管 107
4.1 引言 107
4.2GaNHEMT芯片的工作原理及制備工藝 108
4.2.1GaN異質結及其極化效應 108
4.2.2GaNHEMT芯片的工作原理 110
4.2.3GaNHEMT芯片的基本工藝技術 111
4.3GaNHEMT芯片分類及應用 114
4.3.1 耗盡型GaN HEMT芯片 115
4.3.2 增強型GaN HEMT芯片 116
4.3.3GaNHEMT芯片的性能參數 119
4.4 Si基GaN HEMT芯片性能提升技術 122
4.4.1 Si基GaN HEMT芯片性能提升面臨的難點 122
4.4.2 異質外延結構調控技術 123
4.4.3 Si基GaN HEMT芯片關鍵技術 136
4.5 Si基GaN HEMT芯片應用及發展趨勢 142
4.5.1 電力電子應用及其發展趨勢 142
4.5.2 射頻應用及其發展趨勢 144
參考文獻 146
第5章 Si基GaN肖特基二極管 148
5.1 引言 148
5.2 Si基GaN SBD的原理及性能參數 149
5.2.1 工作原理 149
5.2.2 性能參數 158
5.3 Si基GaN SBD芯片性能調控 161
5.3.1 Si基GaN SBD芯片的優勢及面臨的瓶頸 161
5.3.2 Si基GaN SBD芯片結構設計 165
5.3.3 Si基GaN SBD關鍵工藝 178
5.4 Si基GaN SBD的應用及發展趨勢 184
5.4.1 電源管理 185
5.4.2 射頻前端 186
5.4.3 發展趨勢 187
參考文獻 188
第6章 Si基GaN光電探測芯片 191
6.1 引言 191
6.2 Si基GaN光電探測芯片的工作原理及制備工藝 192
6.2.1 Si基GaN光電探測芯片的工作原理 192
6.2.2 Si基GaN光電探測芯片的性能參數 195
6.2.3 Si基GaN光電探測芯片的制備工藝 199
6.3 Si基GaN光電探測芯片性能調控技術 201
6.3.1 Si基GaN光電探測芯片面臨的瓶頸 201
6.3.2 局域表面等離激元共振技術 202
6.3.3 新型異質結技術 204
6.3.4 低維納米材料技術 210
6.4 Si基GaN光電探測芯片的應用 215
6.4.1 光通信 216
6.4.2 光學成像 218
參考文獻 219
第7章 Si基GaN光電解水芯片 222
7.1 引言 222
7.2 Si基GaN光電解水芯片的工作原理與結構參數 223
7.2.1 光電解水芯片的工作原理 223
7.2.2 Si基GaN光電解水芯片的結構 225
7.2.3 Si基GaN光電解水芯片的性能參數 226
7.3 Si基GaN光電解水芯片的發展意義 230
7.3.1 Si基GaN光電解水芯片的優勢 230
7.3.2 Si基GaN光電解水芯片面臨的瓶頸 230
7.4 Si基GaN光電解水芯片的制備及性能 231
7.4.1 Si基GaN光電解水芯片的制備工藝 231
7.4.2 低失配外延技術 234
7.4.3 摻雜工程 236
7.4.4 異質結工程 239
7.4.5 表面改性技術 243
7.5 Si基GaN光電解水芯片的應用 245
7.5.1 污染物分解 245
7.5.2 海水電解 247
7.5.3 PV-PEC耦合 248
參考文獻 250
第8章 Si基GaN集成芯片 253
8.1 引言 253
8.2 Si基GaN集成芯片工作原理及工藝 254
8.3 Si基GaN集成芯片的優勢及應用 254
8.3.1 Si基GaN數字芯片 255
8.3.2 Si基GaN模擬芯片 258
8.4 Si基GaN集成芯片的發展趨勢 262
參考文獻 263
《半導體科學與技術叢書》已出版書目 264
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