本书共8章。其中，第1章介绍Si基GaN材料与芯片的研究意义，着重分析了GaN材料的性质和Si基GaN外延材料与芯片制备的发展历程。第2章从Si基GaN材料的外延生长机理出发，依次介绍了GaN薄膜、零维GaN量子点、一维GaN纳米线和二维GaN生长所面临的技术难点及对应的生长技术调控手段。第3～7章依次介绍了Si基GaNLED材料与芯片、Si基GaN高电子迁移率晶体管、Si基GaN肖特基二极管、Si基GaN光电探测芯片和Si基GaN光电解水芯片的工作原理、技术瓶颈、制备工艺以及芯片性能调控技术，并介绍了上述各种Si基GaN芯片的应用与发展趋势。第8章对Si基GaN集成芯片技术进行了阐述。
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1995-1999，西北工业大学，学士
1999-2001，西北工业大学，硕士
2001-2004，西北工业大学，博士2004-2005，通用电气全球研发中心，高级研发科学家
2005-2007，东京大学，日本学术振兴会（JSPS）外国人特别研究员
2007-2010，牛津大学，英国皇家学会（Royal Society）研究员
2010-至今，华南理工大学，教授、博士生导师第三代半导体材料1. III-V 族化合物半导体材料及器件的界面调控技术，广东省技术发明一等奖，2019年，排名第1；
2. 单晶AlN高频宽带体声波滤波芯片技术，中国有色金属工业科学技术奖一等奖，2023年，排名第1；
3. III族氮化物器件制备与高效散热技术，中国有色金属工业科学技术奖一等奖，2020年，排名第1；
4. 广东省丁颖科技奖，广东省丁颖科技奖一等奖，2021年，排名第1；
5. 生长在Si衬底上的InGaAs薄膜及其制备方法，2022年中国专利奖优秀奖，2022年，排名第1；
6. 强芯科技-5G体声波滤波器国产化开拓者，第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖，2022年，排名第1；
7. 2021年粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛，粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛金奖，2021年，排名第1；
8. 高性能III族氮化物材料与器件及其产业化应用，全国发明展览会“发明创业项目奖”金奖，2021年，排名第1；
目录
《半导体科学与技术丛书》出版说明
序
前言
第1章 Si基GaN材料与芯片的研究意义 1
1.1 半导体材料的分类 1
1.2 GaN的结构与性质 4
1.3 GaN制备的难点 7
1.4 Si基GaN材料与芯片 9
参考文献 12
第2章 Si基GaN材料的外延生长 15
2.1 Si基GaN薄膜的外延生长 15
2.1.1 Si基GaN外延薄膜生长的科学技术难题 15
2.1.2 GaN薄膜生长的基本模型.18
2.1.3 横向外延过生长 20
2.1.4 插入层技术 22
2.1.5 低温生长技术 27
2.1.6 应力补偿技术 30
2.2 零维GaN量子点的生长技术 34
2.2.1 Si基GaN量子点的优势及生长难点 34
2.2.2 缓冲层生长技术 37
2.2.3 自组织生长技术 40
2.2.4 选区生长技术 44
2.3 一维GaN纳米线的生长技术 48
2.3.1 一维GaN纳米线的优势及生长难点 48
2.3.2 催化剂辅助生长技术 51
2.3.3 掩模法选区生长技术 52
2.3.4 自组装生长技术 54
2.4 二维GaN的生长技术 59
2.4.1 二维GaN的优势及生长难点 59
2.4.2 石墨烯封装的迁移增强技术 60
2.4.3 模板技术 64
2.4.4 表面限域生长技术 65
参考文献 67
第3章 Si基GaN LED材料与芯片 75
3.1 引言 75
3.2GaNLED芯片工作原理 75
3.3 Si基GaN LED材料的发展意义 77
3.3.1 Si基GaN LED的优势 77
3.3.2 Si基GaN LED面临的瓶颈 78
3.4 Si基GaN LED材料的生长与优化 78
3.4.1 V形坑调控技术 78
3.4.2 超晶格应力释放层 80
3.4.3 InGaN/GaN多量子阱的优化 81
3.4.4 电子阻挡层 83
3.4.5 p 型GaN的设计 85
3.5 Si基大功率GaN LED芯片的制备工艺 86
3.5.1 各类结构性能对比 86
3.5.2 Si基GaN LED芯片的工艺流程 87
3.5.3 分割线电极技术 88
3.5.4 三维通孔电极技术 89
3.5.5 电流阻挡层 91
3.5.6 镜面结构 92
3.5.7 金属键合 94
3.5.8 激光剥离技术 95
3.5.9 表面粗化 97
3.6 Si基GaN LED芯片的应用及发展趋势 98
3.6.1 照明及其发展趋势 98
3.6.2 micro/mini-LED及全彩显示 98
3.6.3 Si基紫外LED 99
3.6.4 可见光通信应用及其发展趋势 101
参考文献 104
第4章 Si基GaN高电子迁移率晶体管 107
4.1 引言 107
4.2GaNHEMT芯片的工作原理及制备工艺 108
4.2.1GaN异质结及其极化效应 108
4.2.2GaNHEMT芯片的工作原理 110
4.2.3GaNHEMT芯片的基本工艺技术 111
4.3GaNHEMT芯片分类及应用 114
4.3.1 耗尽型GaN HEMT芯片 115
4.3.2 增强型GaN HEMT芯片 116
4.3.3GaNHEMT芯片的性能参数 119
4.4 Si基GaN HEMT芯片性能提升技术 122
4.4.1 Si基GaN HEMT芯片性能提升面临的难点 122
4.4.2 异质外延结构调控技术 123
4.4.3 Si基GaN HEMT芯片关键技术 136
4.5 Si基GaN HEMT芯片应用及发展趋势 142
4.5.1 电力电子应用及其发展趋势 142
4.5.2 射频应用及其发展趋势 144
参考文献 146
第5章 Si基GaN肖特基二极管 148
5.1 引言 148
5.2 Si基GaN SBD的原理及性能参数 149
5.2.1 工作原理 149
5.2.2 性能参数 158
5.3 Si基GaN SBD芯片性能调控 161
5.3.1 Si基GaN SBD芯片的优势及面临的瓶颈 161
5.3.2 Si基GaN SBD芯片结构设计 165
5.3.3 Si基GaN SBD关键工艺 178
5.4 Si基GaN SBD的应用及发展趋势 184
5.4.1 电源管理 185
5.4.2 射频前端 186
5.4.3 发展趋势 187
参考文献 188
第6章 Si基GaN光电探测芯片 191
6.1 引言 191
6.2 Si基GaN光电探测芯片的工作原理及制备工艺 192
6.2.1 Si基GaN光电探测芯片的工作原理 192
6.2.2 Si基GaN光电探测芯片的性能参数 195
6.2.3 Si基GaN光电探测芯片的制备工艺 199
6.3 Si基GaN光电探测芯片性能调控技术 201
6.3.1 Si基GaN光电探测芯片面临的瓶颈 201
6.3.2 局域表面等离激元共振技术 202
6.3.3 新型异质结技术 204
6.3.4 低维纳米材料技术 210
6.4 Si基GaN光电探测芯片的应用 215
6.4.1 光通信 216
6.4.2 光学成像 218
参考文献 219
第7章 Si基GaN光电解水芯片 222
7.1 引言 222
7.2 Si基GaN光电解水芯片的工作原理与结构参数 223
7.2.1 光电解水芯片的工作原理 223
7.2.2 Si基GaN光电解水芯片的结构 225
7.2.3 Si基GaN光电解水芯片的性能参数 226
7.3 Si基GaN光电解水芯片的发展意义 230
7.3.1 Si基GaN光电解水芯片的优势 230
7.3.2 Si基GaN光电解水芯片面临的瓶颈 230
7.4 Si基GaN光电解水芯片的制备及性能 231
7.4.1 Si基GaN光电解水芯片的制备工艺 231
7.4.2 低失配外延技术 234
7.4.3 掺杂工程 236
7.4.4 异质结工程 239
7.4.5 表面改性技术 243
7.5 Si基GaN光电解水芯片的应用 245
7.5.1 污染物分解 245
7.5.2 海水电解 247
7.5.3 PV-PEC耦合 248
参考文献 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艺 254
8.3 Si基GaN集成芯片的优势及应用 254
8.3.1 Si基GaN数字芯片 255
8.3.2 Si基GaN模拟芯片 258
8.4 Si基GaN集成芯片的发展趋势 262
参考文献 263
《半导体科学与技术丛书》已出版书目 264
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