国仪量子电镜在 GaN HEMT 器件栅极凹槽形貌分析的应用报告

一、背景介绍

在现代功率电子与微波射频领域，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）器件凭借其高电子迁移率、高击穿电场、低导通电阻等优异特性，成为提升系统效率、实现小型化与高性能化的关键组件。在 5G 基站的射频功率放大器中，GaN HEMT 器件能够高效处理高频信号，提高信号传输质量；在新能源汽车的车载充电器和逆变器里，可大幅提升电能转换效率。

栅极作为 GaN HEMT 器件的核心结构，其凹槽形貌对器件性能有着决定性影响。精确控制的栅极凹槽形貌有助于优化器件的阈值电压、降低栅极泄漏电流、提高器件的跨导和开关速度。例如，合适深度与宽度的凹槽能有效调控二维电子气（2DEG）的分布，增强栅极对沟道电流的控制能力，提升器件的功率密度。然而，在实际制造过程中，受光刻、刻蚀等工艺条件的限制，栅极凹槽形貌易出现偏差，如凹槽深度不均匀、边缘粗糙、底部不平坦等问题。这些形貌缺陷会导致器件性能的不一致性，降低产品良率，增加生产成本。因此，精准分析 GaN HEMT 器件栅极凹槽形貌，对优化制造工艺、提升器件性能、推动相关产业发展至关重要。

二、电镜应用能力

（一）微观形貌成像

国仪量子 SEM3200 电镜具备高分辨率成像能力，能够清晰呈现 GaN HEMT 器件栅极凹槽的微观形貌。可精确观察到凹槽的形状，判断其是否为理想的矩形、梯形或存在变形；呈现凹槽边缘的锐利程度，确定是否有锯齿状或圆角现象；展示凹槽底部的平整度，判断有无凹凸起伏。通过对微观形貌的细致成像，为评估凹槽质量提供直观依据。例如，边缘锐利且底部平坦的凹槽有利于精确控制 2DEG 分布，提升器件性能。

（二）尺寸测量与分析

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，能够对栅极凹槽的关键尺寸进行精确测量。测量凹槽的深度、宽度、长度等参数，计算不同位置的尺寸偏差。通过统计分析这些尺寸数据，评估凹槽形貌的一致性。例如，较小的深度偏差意味着凹槽深度均匀，有利于实现器件性能的一致性。精确的尺寸测量与分析为工艺优化提供量化数据支持。

（三）形貌与性能关联研究

SEM3200 获取的栅极凹槽微观形貌和尺寸数据，结合器件的电学性能测试结果，能够辅助研究凹槽形貌与器件性能之间的关联。分析凹槽形貌参数对阈值电压、泄漏电流、跨导等电学性能指标的影响规律。例如，发现凹槽深度的增加会导致阈值电压降低，为通过优化凹槽形貌提升器件性能提供理论指导。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是 GaN HEMT 器件栅极凹槽形貌分析的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到栅极凹槽微观形貌的细微特征和尺寸变化。操作界面人性化，配备自动功能，大大降低了操作难度，即使经验不足的研究人员也能快速上手，高效完成分析任务。设备性能稳定可靠，长时间连续工作仍能确保检测结果的准确性与重复性。凭借这些优势，SEM3200 为 GaN HEMT 器件制造企业、科研机构提供了有力的技术支撑，助力优化制造工艺、提升器件性能，推动功率电子与微波射频产业的技术进步与发展。