本文在自支撑衬底上制备了P-I-N型GaN紫外探测器，测量并研究了其正向电流输运机制。结果表明，正向电压V_F>2 V时，电子扩散电流才开始占主导。有效禁带宽度E_g~2.21 eV远低于理想值，这归因于可导位错引入的能带扰动；当1.35 V<V_F<2 V时，理想因子n>2，表明电子缺陷辅助隧穿电流为主要电流分量。电流具有负温度系数，这主要是由电子被激发到能量更高的导带后其有效禁带宽度增大导致的；在V_F <0.8 V和0.8 V<V_F<1.35 V区间，电流-电压曲线为功率依赖关系，该行为与电子空间电荷限制机制一致。功率因子分别为8和4，由特征温度可得到两种不同的有效能带宽度，分别对应于两种指数衰减的缺陷态分布。

分别研究了脉冲电流法、微小电流法和光学成像法测量氮化镓基LED结温的基本原理,并对比了不同方法的结果可靠性。结果表明: 在大脉冲电流下,串联电阻效应不可忽略,脉冲电流法得到的平均结温偏低; 微小电流法能够减小加热电流和测试电流的切换时间和串联电阻效应,提高测量准确性; 光学成像法基于发光强度与结温的依赖关系,能够获得器件温度的空间分布,有助于制备高性能的LED。

提出了一种高功率条件下MOSFET栅电荷特性的有效测量方法。在半桥电路的下管开启过程中，沟道出现高电流和高电压同时存在的情况，产生很高的瞬态功率。对于传统栅电荷测试方案，这不仅要求直流电源具备相当的功率输出，而且会在高功率区产生严重的自热效应，无法得到准确的栅电荷特性曲线。文章基于栅电荷测试的基本物理过程和关系，通过测量大电压-小电流与大电流-小电压下的栅电荷特性，获得了高功率条件下MOSFET的栅电荷特性。结果表明，该方法得到的栅电荷特性曲线及参数值与标准规格书的结果非常接近，具有很好的工业应用价值。

提出了一种具有动态参考功能的高灵敏度、超低功耗PWM比较电路。该电路采用动态参考和多路径正反馈动态比较器, 使连续的输入信号比较后生成一串离散数字信号, 逻辑处理后转成占空比变化的脉冲。基于65 nm CMOS工艺, 在1.2 V电源电压、200 MHz时钟频率下, 对该电路进行了验证。结果表明, 该电路的整体延迟时间有所增加, 平均电流为5.958 μA, 分辨率为800 μV。功耗仅8.1 μW, 为传统静态PWM比较器的5.2%。

通过比较反向偏压下AlGaN/GaN异质结肖特基势垒二极管(SBD)和GaN SBD的电流特性、电场分布和光发射位置, 研究了GaN基SBD的漏电流传输与退化机制。结果表明, AlGaN/GaN SBD退化前后漏电流均由Frenkel-Poole(FP)发射机制主导, 而GaN SBD低场下为FP发射电流, 高场下则为Fowler-Nordheim(FN)隧穿电流。电场模拟和光发射测试结果表明, 引起退化的主要原因是高电场, 由于结构不同, 两种SBD的退化机制和退化位置并不相同。根据实验结果, 提出了一种高场FN隧穿退化模型, 该模型强调应力后三角势垒变薄导致FN隧穿增强是GaN SBD退化的内在机制。

亚微米尺寸金属电极在高电子迁移率晶体管( HEMT)等半导体电子学器件中有重要应用，其制作是器件制作中的关键工艺，对器件性能有着重要影响。本文选择合适的涂胶旋转转速、烘烤温度(180℃)和时间，可以有效地减少电子束曝光后所产生的气泡。通过对聚甲基丙烯酸甲酯/聚二甲基戊二酰亚胺(PMMA/PMGI)双层胶进行电子束曝光和显影，确定了合适的曝光剂量为550 μC/cm2。通过调整显影液配比，并将显影时间控制在合理范围，获得了光滑完整的 PMMA/PMGI双层光刻胶曝光图形。开发了双层光刻胶电子束曝光工艺，制备出宽度为 200 nm的金属电极。

为研究制作 THz频段下工作的肖特基二极管器件，系统研究了平面肖特基二极管的制作工艺。通过分子束外延 (MBE)生长了掺杂浓度分别为 5×1018 cm -3的缓冲层和 2×1017 cm -3的外延层，并研究温度对厚度的影响，使得膜层厚度控制良好，晶格完整。通过参数控制，减小了等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)的 SiO2钝化层应力，使压指结构的翘曲情况得以改善。研究了不同退火温度下欧姆接触的情况，使接触电阻率减小到 0.8×10-7 Ω/cm2。用电子束光刻和干法刻蚀制作了亚微米级的阳极区域，结合 GaAs湿法刻蚀的速率控制，完成了表面沟道的制作，制作出完整的平面肖特基二极管。通过 I-U曲线理论计算，二极管的截止频率达到太赫兹量级，为后续工作奠定了基础。

基于束缚态到连续态跃迁有源区能带结构,实现了2.5 THz量子级联激光器的连续波工作。激光器的输出频率随电流可在2.45~2.47 THz之间可调,在连续波工作模式下的最高输出功率大于6.0 mW,最高连续波工作温度为60 K,阈值电流密度为120 A/cm²,经Si透镜整形后的输出光斑为高斯分布。

We study the performance of GaN-based p–i–n ultraviolet (UV) photodetectors (PDs) with a 60 nm thin p-type contact layer grown on patterned sapphire substrate (PSS). The PDs on PSS exhibit a low dark current of ~2 pA under a bias of -5 V, a large UV/visible rejection ratio of ~7×103, and a high-quantum efficiency of ~40% at 365 nm under zero bias. The average quantum efficiency of the PDs still remains above 20% in the deep-UV region from 280 to 360 nm. In addition, the noise characteristics of the PDs are also discussed, and the corresponding specific detectivities limited by the thermal noise and the low-frequency 1/f noise are calculated.