【编者按】

为进一步培养我校研究生创新能力，提高研究生综合素质，促进学校研究生教育内涵发展，特推出“优博风采”专栏，邀请校级及以上优秀博士学位论文获得者分享科研历程与学术体会、展示创新成果与学位论文等，旨在激励我校研究生秉持“不息为体，日新为道”校训精神，潜心研究、锐意创新。

本期专访人物：电子科学与技术学科博士研究生 李轩

所获奖励名称：2023年北京工业大学优秀博士学位论文

【勤奋刻苦是科研者的座右铭】

“工学者，巧心，劳力，造器物。”作为一名工科学生，在科研生活中总是需要“奇思妙想”，创新意识不能少；需要“尽心竭力”，吃苦耐劳是基本；需要“实践应用”，理论和实际相联系。既然选择了远方，便注定风雨兼程。在科研的道路上，虽有荆棘丛生，但绝不会阻挡我们前进的脚步，更不会击垮我们坚定的意志，一路走来总是需要耐心和恒心，只要坚持不懈努力，实事求是求真，一定会在自己的科研道路上取得丰硕的成果。作为一名微电子专业学生，要始终秉持“于微小处见真章”的信念，在把控整体方向的同时更要注重细节，完善实验方案，努力向更高的科学技术靠拢；永远热情，永远坚定，在科研的土地上努力施肥浇灌，最终都会收获美好的果实。

【博士论文介绍】

论文中文题目：新型半导体材料器件热阻检测技术及异质材料界面热阻测量方法的研究

论文英文题目：THE STUDY ON THERMAL RESISTANCE TESTING TECHNOLOGY FOR NOVEL SEMICONDUCTOR MATERIAL DEVICE AND THERMAL BOUNDARY RESISTANCE MEASUREMENT METHODS FOR HETEROGENEOUS MATERIAL

作 者：李轩

指导教师：冯士维 教授

培养单位：信息学部

学 科：电子科学与技术

论文主要贡献及创新点

在博士研究阶段，基于电学温敏参数法在半导体器件热阻快速无损的测量优势，针对Ga₂O₃肖特基二极管、GaN HEMT器件等新型半导体材料器件的热特性测量方法以及异质材料中的界面热阻测量问题开展深入研究，突破高漏源电压下GaN HEMT器件热阻关键测量技术，扩展电学温敏参数法测量技术在界面热阻测量中的应用范围，为研究新型材料半导体器件热特性问题以及异质材料界面热阻的测量问题提供突破性的理论和分析方法。

基于GaN材料的宽带隙、高击穿电压、高电子饱和速率和抗辐射等特点，高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)在通信、雷达、航空、军事等商业领域具有广阔的应用前景。然而，受到GaN HEMT器件电场集中效应的影响，在高漏源电压工作下器件的自热效应会导致有源区温度明显升高，从而显著降低器件的输出效率及使用寿命。而且受到器件工作时自激振荡的影响，目前难以实现该器件热阻的有效测量。针对这一问题，本课题提出了一种基于漏源短接技术的热阻测试方法，并搭建相应的测试匹配电路以及热阻测量系统。该测量系统首次实现了48 V漏源电压条件下GaN HEMT器件的热阻测量，测量中的切换延迟时间小于2 μs，测量系统的参数指标优于国外同类型设备。基于该测量系统，本课题深入研究了不同漏源电压以及不同加热功率条下对GaN HEMT器件热阻的影响，为器件的可靠性设计提供有效地指导作用。基于该技术设计开发的GaN HEMT器件热阻筛选系统目前已成功应用于GaN HEMT器件测试产线中，实现同类型设备的国产化替代。

随着半导体器件集成度以及功率密度的增加，器件外延层与衬底材料之间的界面热阻问题成为了阻碍器件热量传导的主要因素。然而该界面层的厚度仅为百纳米量级，热时间常数极小，传统电学法难以实现该界面热阻的表征分析。针对这一问题，本课题首次提出一种基于瞬态温升检测技术的界面热阻测量方法，设计制备了用于界面热阻测量的一体化测试芯片并搭建测量系统，成功实现GaN on Si样品中界面热阻的测量。

图1. 界面热阻测量结果

【博士期间代表性科研成果】

【与导师合影】

（图文：李轩；排版：陈柳兵；编辑：胡春瀛；审核：高春娣、韩红桂）