阈值电压和栅极漏电是评价增强型Si基p-GaN栅结构GaN HEMT器件性能的重要参数。热应力和电应力变化会加剧器件栅极附近的电子隧穿效应，促使热电子与器件缺陷相互作用形成界面态，进而导致栅极漏电增大和阈值电压漂移，长时间工作会引起栅极特性退化，阻碍了GaN电力电子器件的大规模工程化应用。本文基于101.6 mm（4英寸）GaN器件工艺平台研制了一款增强型Si基p-GaN栅结构GaN HEMT器件，引入了双层源场板和源接地孔结构设计，并研究了该结构对器件栅极漏电与阈值电压的影响。引入上述结构的器件低温（-50℃）下阈值电压相比高温（155℃）时变化了0.4 V，200 V漏极电应力测试后器件阈值电压相比测试前变化了0.24 V，漏极电压变化时阈值电压变化量为0.2 V，变化量均低于未引入该结构的器件。此外，栅极电压为5 V时，研制的400 μm器件栅极漏电为1.4 μA，在热应力与电应力测试后的变化量约0.1 μA。测试结果表明研制的增强型p-GaN栅结构GaN HEMT能够在复杂环境下安全工作。

基于射频电子器件级碳纳米管阵列材料，研制出具备高增益、高线性特性的射频场效应晶体管，并对其进行了S参数提取、等效电路建模及匹配电路设计，实现了单级碳纳米管射频放大器电路。该电路在9 GHz点频增益达10.9 dB，增益1 dB压缩点处三阶交调优于-35 dBc。本文首次报道了X波段碳纳米管射频放大器电路，可为碳纳米管射频电子技术的发展提供技术参考。

太赫兹超表面传感技术在生物医学检测和疾病诊断领域具有显著优势，这主要得益于太赫兹波的非电离性和生物分子指纹谱特性。本文综述了基于石墨烯和碳纳米管的碳基太赫兹超表面传感器的最新研究，重点讨论了这些传感器在提高灵敏度、特异性检测以及构建宽带指纹频谱等方面的应用，包括不同局域模式下的灵敏度增强和功能材料特殊修饰的特异性检测。具体来说，石墨烯超表面传感器利用其高电子迁移率和线性色散关系，在太赫兹频段内实现灵敏响应。碳纳米管薄膜因其高比表面积和优异的电学性能，提供了更多的活性位点，增强了传感器的检测能力。通过特异性修饰，如功能化金纳米颗粒和生物探针，超表面传感器能够构建高选择性界面，减少背景噪声干扰，提高对目标分子的识别能力。综述强调了碳基太赫兹超表面传感器在实现高灵敏度检测和多功能应用方面的潜力，同时也指出了当前技术面临的挑战和未来发展的方向。

毫米波/太赫兹MEMS开关是一种采用半导体技术制造的微小型可移动器件，具有体积小、功耗低、集成度高等优点。本文首先介绍了毫米波/太赫兹MEMS开关的结构及工作原理，回顾了近年来基于固定梁式和悬臂梁式的毫米波/太赫兹MEMS开关的研究进展，指出对于低功耗的应用来说，悬臂梁式的开关要优于其他的开关设计。然后，分析了几种典型的毫米波/太赫兹MEMS开关的重要性能指标优化方案。最后，阐述了毫米波/太赫兹MEMS开关在6G移动通信的应用，并对其未来研究趋势和面临的挑战进行了总结和展望。

由平行阵列碳纳米管（Aligned carbon nanotubes， ACNTs）材料构建的场效应晶体管因其超高的载流子迁移率、尺寸缩减潜力、互补金属氧化物半导体（Complementary‑metal‑oxide‑semiconductor， CMOS）的可实现性以及晶圆级制备的可能性，成为后摩尔时代高性能、低功耗场效应晶体管的强力候选者。本文综述了碳纳米管场效应晶体管的制备工艺，分别从材料制备、晶体管结构、源漏工程和栅工程等角度，详细地拆解并评价了各工艺的优势和局限性，总结了目前碳基场效应晶体管所面临的工艺挑战，讨论了适用于超大规模集成电路的工艺方案，并展望了碳纳米管晶体管工艺的未来发展。

碳作为自然界中含量丰富的元素，其多样的同素异形体促进着社会科技不断发展。特别在半导体领域，金刚石、石墨烯以及碳纳米管凭借其超高的载流子迁移率和独特的能带结构，在高频、高功率甚至电力电子等方面有着巨大应用前景。本文综述了近年来碳基材料（金刚石、石墨烯和碳纳米管）在射频电子器件方面的研究进展，包括材料制备、特性分析、射频电子器件工艺和成果等。最后，列举了目前碳基材料在射频方面所面临的挑战，并展望未来碳基射频电子器件的进一步发展。

太赫兹（Terahertz，THz）超表面能够在亚波长尺度下对入射光子进行捕获，并在共振频率处产生强烈的局域场增强效应，表现出卓越的光场操控能力。光子连续域束缚态（Bound states in the continuum，BIC）是位于辐射连续域内的非辐射本征态，具有无限高Q因子和动量空间偏振涡旋两个卓越特性，为在THz超表面中定制高Q共振和增强光场操控带来了新的机遇。本文从回顾光学BIC的历史发展进程出发，综述了周期性光学系统中各类BIC的物理性质及其产生机理，并从拓扑角度着重讨论了BIC的产生及演化规律。此外，着重介绍了BIC赋能的超表面在THz光子学领域的新兴应用，讨论了该领域面临的挑战并对其发展前景作了展望。

行波管慢波结构的制造通常采用计算机数字化控制精密机械加工技术。随着工作频率的提升，对慢波结构特征尺寸精度的要求达到微纳米级，导致加工难度大、周期长，成本高昂，一定程度上限制了技术的快速发展。硅基MEMS加工工艺具备优秀的三维形貌可控性，尺寸控制精度高，批次一致性较好。本文针对太赫兹行波管功率源对双槽深折叠波导慢波结构的设计要求，开发了基于硅基底材料的三维集成工艺制造技术。采用光刻胶掩蔽结合介质掩蔽工艺方法，聚焦优化深反应离子刻蚀（Deep reactive ion etching， DRIE）中刻蚀钝化平衡参数，完成了电镀金和金金键合的完整工艺流程开发，实现了工作频率达0.65 THz、单位长度插入损耗低至1.6 dB/mm的高性能硅基太赫兹慢波结构150 mm晶圆级工艺制备，为太赫兹行波管的技术突破和应用发展建立了技术基础。

基于太赫兹单片集成技术，设计并加工了一款560 GHz次谐波混频器。建立了二极管的三维电磁模型进行全波仿真，并结合二极管SPICE参数模型，获得了包括寄生参数和本征参数的二极管完整模型。基于半分部-半整体设计法对电路进行了仿真优化，既具有灵活性，电路整体尺寸也较小。整体电路设计在3 μm厚的GaAs薄膜上，有效地抑制了高次模的传输，同时降低传输损耗。通过铺大面积的梁氏引线提供足够的应力支撑，提高电路的稳定性。实验结果表明：本振驱动功率3 mW下，混频器在520~600 GHz射频范围内变频损耗小于11 dB。

通过设计不同掺杂浓度和厚度的GaN低掺杂外延层，制造了两款SiC基GaN肖特基势垒二极管（Schottky barrier diode， SBD）。结果显示在低掺杂层厚度为80 nm，掺杂浓度为8×10¹⁷ cm^-3条件下制备的GaN SBD截止频率高达1.2 THz。基于该SBD管芯制备了平衡式三倍频单片集成电路，室温下三倍频电路在305~330 GHz频段内连续波饱和输出功率大于10 mW，带内最大输出功率达25 mW，最高倍频效率达到3.3%。

实现了在101.6 mm InP晶圆上制备35 nm的增强型InP高电子迁移率晶体管。通过InAs复合沟道外延结构设计，使得室温二维电子气迁移率面密度乘积达到4.2×10/（V·s）。采用了铂钛铂金埋栅工艺技术，典型器件最大跨导达到2 900 mS/mm，电流增益截止频率达到460 GHz，最高振荡频率为720 GHz。同时研制出340 GHz低噪声放大器芯片，在310~350 GHz内小信号增益22~27 dB，噪声系数在8 dB以下。建立了340 GHz InP低噪声放大器芯片技术平台，为太赫兹低噪声单片微波集成电路的发展奠定基础。

提出了一种基于数字编码的双波束双折叠透射阵列天线。该天线由主透射面、副反射面以及喇叭馈源组成，其中主透射面能实现x极化波的全反射和y极化波的全透射，副反射面能将馈源发出的线极化波转换为交叉极化反射波。通过合理布局，该天线能将剖面高度减小为传统透射阵的1/4。此外，采用基于数字编码的方式，先将阵面进行离散化编码为M1，然后将两个相位间隔为180°的单元按照特定梯度编码为双波束调制序列M2，最后把M1与M2序列进行叠加实现双波束。对所设计的双折叠双波束透射阵列天线进行实物制作，实测和仿真结果吻合良好。其中，单波束的最大辐射增益达到24.6 dB，口径效率为40.8%，双波束在±19.5°呈现出最大的辐射增益，分别为18.4 dB和17.5 dB。

太赫兹相控阵系统作为未来通信和雷达技术的核心支柱，在6G通信、卫星通信和超低延迟应用中具有广阔前景。本文综述了太赫兹相控阵系统的主要架构，包括中频移相、本振移相、基带移相和射频移相等方案，并分析了其在不同应用场景中的优缺点与技术挑战。特别关注基于CMOS工艺的太赫兹相控阵系统以及太赫兹相控阵收发器的研究进展，涵盖了从W波段到超过0.5 THz的设计突破。这些新兴技术为高频相控阵系统提供了新的设计思路，有望在未来超高速通信和低延迟应用中发挥关键作用。

随着人工智能、大数据等领域的发展，对芯片算力和能效的要求越来越高。传统的硅基芯片技术面临功耗墙、存储墙和尺寸缩减等限制，亟须新的沟道材料和芯片架构来推动信息电子产业的继续向前。碳纳米管（Carbon nanotube， CNT）因其优异的电学、力学和热学性能，成为构建下一代集成电路的理想材料。本文综述了碳纳米管单片三维集成电路（Molithic three-dimmensional integrated circuit，M3D IC）的最新研究进展，包括其制备工艺、性能优势、应用场景以及面临的挑战，最后讨论了未来可能发展的几个方向。

针对太赫兹固态功放研制对于低损耗功率合成器的需求，基于间隙波导技术在200~240 GHz的频段开发了一种4路波导径向功率合成器。经无源测试，该间隙波导径向合成器的回波损耗优于-15 dB，无源合成效率达到了88.7%，展现出了间隙波导在太赫兹频段的低损耗特性。通过封装2只GaN功放芯片形成功率模块为基本单元，进一步开展有源功率合成，最终在220 GHz实现了311 mW的峰值输出功率，在200~240 GHz的频率范围内平均功率合成效率为81%。

近年来，太赫兹频段作为下一代6G通信技术的备选频段受到了广泛关注，太赫兹也成为研究热点。太赫兹集成电路（芯片）是推动各种太赫兹应用系统快速发展的关键。随着硅基工艺的特征频率/最大振荡频率（f_T/f_max）不断提高，采用低成本硅基工艺，在太赫兹频段实现全集成的硅基太赫兹发射机成为可能。本文简要综述了基于硅基工艺的太赫兹发射机芯片技术的重要研究进展，包括150 GHz直接上变频发射机芯片、220 GHz滑动中频超外差发射机芯片，以及D波段直接调制发射机芯片。实验测试验证了太赫兹频段在高速通信应用中的优势，硅基太赫兹收发集成电路有望成为6G系统中突破高速数据速率需求的关键技术。

石墨烯具有极高的迁移率和光电耦合效率，展示出的光电性能远超硅及其他光电材料，此外石墨烯在异质集成时不受晶格匹配的限制，可同多种材料实现完美兼容，这对面临多材料体系集成挑战的光电集成技术而言，几乎是理想材料。本文聚焦石墨烯在光电集成技术方面的优势，回顾了石墨烯在光电探测器、电光调制器方面的研究进展，总结各类器件的优势及存在的缺陷，并就石墨烯在光电集成方面的未来发展进行了展望。

采用金属有机物化学气相沉积（Metal organic chemical vapor deposition， MOCVD）技术在101.6 mm （4英寸）半绝缘SiC衬底上开展太赫兹用GaN 肖特基势垒二极管（Schottky barrier diode， SBD）外延材料应力演进及缺陷密度控制的研究。提出了一种基于AlGaN过渡层的应力调控方案，实现了外延材料的应力调控；采用低温脉冲式掺杂技术生长n+-GaN层，降低了外延材料的缺陷密度，提升了晶体质量。研制的101.6 mm GaN SBD外延材料的弯曲度（Bow）/翘曲度（Warp）为-12/18 μm，（002）/（102）面半高宽为148/239 arcsec，方阻9.2 Ω/□，方阻片内不均匀性1.1%，并基于自研材料实现了截止频率为1.12 THz的GaN SBD器件的研制。

大规模相控阵系统是太赫兹无线传输技术走向灵活应用的核心与关键之一。本文介绍了大规模太赫兹相控阵技术的发展瓶颈与研究进展，重点介绍了采用瓦片式拼接的方案，将16个CMOS芯片通过金丝键合互联，构成了最大规模64阵元（8×8）的太赫兹相控阵发射机。通过平衡式直流供电网络和“前向辐射+背部散热”的架构实现良好的直流供给和热量处理，保证阵列的工作性能。峰值等效全向辐射功率（Effective isotropic radiation power， EIRP）可达35 dBm，本振信号泄漏抑制度和镜频信号抑制度均大于35 dB，水平和垂直方向均实现±60°的波束覆盖。本文还推出了国际上最远距离52 m的太赫兹相控阵实时无线通信链路，系统传输速率达1.6 Gbit/s。

GaN器件大功率及高功率密度的发展受限于其自生热和近结区散热能力引起的器件结温升高问题，导致器件性能严重下降，GaN器件的大功率潜能远未得到发挥，金刚石近结集成热管理技术是解决GaN器件热瓶颈的重要途径。本文详细论述GaN器件近结热管理技术的重要性，并对近年来国际上正在开展的金刚石近结散热技术方法进行系统分析和评述，揭示了金刚石与GaN器件近结集成工艺途径及面临的技术挑战，阐述了GaN器件金刚石近结集成热管理的技术现状和发展方向。

采用微波等离子体化学气相沉积设备对单晶金刚石衬底进行氢等离子体处理，形成氢终端金刚石表面空穴电导，制备氢终端肖特基二极管。二极管采用金作为阴极金属，铝作为肖特基金属。接着通过金线键合技术制备了RF‑DC电路。二极管表现出良好的整流特性，在正向电压为-5 V时，电流大小为1.13 mA。RF‑DC电路采用了双金刚石肖特基二极管，确保信号输入的全周期都能保持工作。在10 MHz频段下，成功将射频电压信号由7 V的交流电转变成平均电压为1.97 V的直流电，转换效率为13.3%，与仿真结果一致。实验结果表明了金刚石肖特基二极管应用于RF‑DC电路的可行性。

通过微波等离子体化学气相沉积（Microwave plasma chemical vapor deposition， MPCVD）方法制备了不同工艺条件下的多晶金刚石散热片，并对其热导率、翘曲、表面形貌、晶体取向和拉曼光谱进行测试和分析。结果表明，甲烷浓度和生长温度对金刚石生长速率和品质都有较大影响，适当降低甲烷浓度并提高生长温度有助于制备低翘曲、高热导率的高品质多晶金刚石散热片。

为满足IEEE 802.11ax应用的低噪声和大带宽需求，设计了一款5.3~7.4 GHz宽带低噪声放大器（Low noise amplifier， LNA）。采用无源变压器作为辅路，实现噪声抵消，在优化噪声系数的同时不增加功耗，与未采用噪声抵消的方案相比，噪声系数改善0.27 dB。采用开关电容阵列，实现可调谐级间网络，子带带宽和整体调谐带宽分别为700 MHz和2.1 GHz。基于等Q圆策略设计宽带输出匹配网络。该款LNA采用22 nm CMOS工艺实现，芯片测试结果表明：3 dB带宽达到2.1 GHz，峰值增益为26.5 dB，在5.3~7.4 GHz频段内，噪声系数均小于2.53 dB，增益大于23.5 dB，功耗为43.05 mW。

石墨烯的各种优异性能使其在半导体领域中具有广阔的应用前景，同时其单原子层的特殊结构使得石墨烯的层数对其各种特性有着显著的影响。因此，高质量和层数可控的石墨烯薄膜的规模化稳定制备是实现其在微电子、光学和传感器等领域中各种关键器件应用的基础。目前，在众多的石墨烯制备方法中，大尺寸、高质量石墨烯薄膜制备的最主要手段是化学气相沉积法。本文综述了近年来利用化学气相沉积法合成纯单层石墨烯连续薄膜的相关研究进展，针对纯单层石墨烯薄膜的制备，分别从碳源供应、生长气氛、衬底工程等角度出发，对纯单层石墨烯生长控制机理与生长工艺进行了介绍，并对各种方法生长的石墨烯晶体质量、层数均匀性进行了说明，最后对该领域的发展进行了展望。

采用原子层沉积（Atomic layer deposition， ALD）技术，在（001）晶面的单晶金刚石衬底上制备了不同沉积温度Al₂O₃栅介质的氢终端金刚石MOSFET器件。在200℃下沉积Al₂O₃栅介质的器件的饱和电流密度为291 mA/mm，当沉积温度升高至300℃时，器件的饱和电流密度大幅度提高至504 mA/mm，提高了73%。同时，升高沉积温度后，器件还具有更低的导通电阻、更高的跨导和更大的阈值电压，表明该器件具有更高的载流子浓度，这与300℃下沉积的Al₂O₃中具有更多的负电荷有关。对两种器件的小信号特性进行了研究，发现将ALD Al₂O₃的沉积温度从200℃升高至300℃后，器件的截止频率f_T和最大振荡频率f_max也得到了提升，表明采用高温ALD Al₂O₃沉积技术可以显著提升金刚石MOSFET器件的电流密度和频率性能。

基于砷化镓肖特基二极管研制了工作频率为330~400 GHz的三倍频器。在三倍频电路中，通过将二极管管芯排布方向与信号传输方向垂直，形成了无偏置反向并联型结构，实现对偶次谐波的抑制和对奇次谐波的增强，提高了三倍频器倍频效率。为减小电路封装误差，采用单片集成技术将二极管和外围电路集成在25 μm厚的砷化镓衬底上实现三倍频芯片。并将芯片封装入一体设计的屏蔽腔中构成了波导-悬置微带线结构来减小电路损耗。实测结果显示，在330~400 GHz范围内，当输入功率为22 dBm时，三倍频器输出功率大于5.5 dBm，并有优于7 dBm的峰值输出功率。

半导体性单壁碳纳米管（Semiconducting single-walled carbon nanotubes，s-SWCNTs）以其高载流子迁移率和弹道运输等优异的电学特性，成为后摩尔时代新型半导体材料的有力竞争者。经过20多年的发展，碳基电子技术在s-SWCNTs的材料提纯、基于s-SWCNTs的场效应晶体管（CNT FETs）的制备，以及基于CNT FETs的器件物理等基础问题上已经取得显著进展。然而s-SWCNTs的手性多样性引发的CNT FETs电学性能波动等问题，限制了s-SWCNTs在具有先进制程和卓越性能的高端集成电路（Integrated circuit， IC）中的应用。单手性的s-SWCNTs不仅展现出优异的电学性能，还具有可控的结构和稳定的性能，这些特性对其在高端IC中的应用至关重要。尽管如此，在提高单手性s-SWCNTs的分离纯度和产量，以及优化单手性CNT FETs方面，仍面临诸多挑战。本文综述了碳纳米管手性分选的方法，并重点讨论了共轭聚合物后处理方法的研究进展。然后总结了单手性CNT FETs的研究进展，并分析了未来的发展方向。最后对单手性s-SWCNTs的应用前景进行了展望，分析了未来将要面临的挑战和机遇。

针对高速链路信号通路中典型的垂直过孔互连结构和配电网络电源/地平面对的信号完整性（Signal integrity， SI）与电源完整性（Power integrity， PI）问题进行了研究，分析了其电磁耦合机理，提出了一种流程相对简单、资源开销小、建模效率高的协同分析方法。以在研的某型复合陶瓷SiP样品中信号通路和配电网络结构的设计为例，对所提出的协同分析方法的有效性进行了验证。

为了降低超大面阵CMOS图像传感器芯片的平均功耗，基于开关电容放大器的工作机理，提出了一种针对图像传感器前端信号采集与放大模块功耗降低的方法。研究图像传感器光电信号的建立特征，分析信号稳定与偏置电流之间的动态关系，提出以信号高效建立为目标的动态低功耗偏置方法。针对功耗与速度的矛盾问题，提出采用跟随数模转换器（Digital‑to‑analog converter， DAC）的预置电压改进方法，在降低功耗的同时，提升了速度和精度。该方法已成功应用于一款3.3 V 55 nm CMOS工艺的2 048×2 048阵列规模CMOS图像传感器，完成了具体电路设计与后端物理实现。考虑寄生参数的后仿真验证结果表明，输出电压建立精度为12 bit，输出最大摆幅可到1.6 V，在500帧/秒的高速应用下，单列功耗仅有15.2 μW，同时可实现1~4倍的可编程增益，与传统固定偏置方法比较，功耗降低了40%，为高速低功耗的高端超大面阵CMOS图像传感器的设计提供了理论基础。

射频前端芯片的多功能一体化设计对晶体管模型的功能及其复用能力提出了更高的要求。然而，传统模型无法实现多功能复用，导致模型参数提取步骤多、建模效率低。对此，本文提出了一种基于准物理区划分（Quasi-physical zone division， QPZD）理论的多功能的器件物理基建模方法，模型具备非线性、噪声和开关特性的表征能力。首先，本文阐述了QPZD的建模原理，分别介绍了基于QPZD的非线性、微波噪声和开关三类单功能模型理论，并基于统一的核心模型方程提出了上述模型的一体化融合方法及其多功能模型架构。其次，介绍了包括自热效应、环境温度效应和陷阱效应在内的色散效应的建模方法。最后，从晶体管在片测试验证和射频前端多功能芯片设计验证两个角度对建立的模型进行了验证。仿真实测对比结果表明，模型的非线性、噪声和开关特性的综合仿真精度大于80.33%。本文的建模方法对多功能射频前端关键芯片的全面和精准设计具有重要的指导意义。

对纳米银浆烧结前后的微观组织形貌进行分析，研究了不同烧结温度、烧结时间和升温速率对纳米银浆烧结样件剪切强度的影响，并对比分析了Au80Sn20和纳米银浆两种不同连接材料对GaN芯片散热性能的影响。结果表明：GaN芯片通过纳米银浆烧结到管壳后，银层与金层之间存在一个明显的互扩散层，实现了芯片和壳体之间优异互连。在烧结温度200℃、时间90 min、升温速率5℃/min的烧结条件下，样件剪切强度可达47.2 MPa。纳米银浆与Au80Sn20装配的芯片温度分布基本一致，但纳米银浆散热性能优于Au80Sn20。在经历温度冲击、扫频振动、温度循环及射频老炼试验后，纳米银浆烧结的芯片热阻波动不明显，剪切力性能略微提升。

采用脉冲激光沉积技术生长出非晶氧化铟镓锌（Indium-gallium-zinc-oxide， IGZO）半导体沟道，并基于微纳加工工艺制备出高性能背栅场效应晶体管，系统研究了沉积温度、氧气压强、后退火对器件电学特性的影响。结果表明，最佳沉积温度为200℃，且随着氧气压强的增加，IGZO场效应晶体管的阈值电压单调正移，当氧气压强为15 Pa时，器件阈值电压大于0 V，晶体管从耗尽型转变到增强型，同时电流开关比提升了5个数量级达到10⁷，提取得到的场效应迁移率为11.8 cm²/（V·s）。通过X射线光电子能谱表征分析，阈值电压正移主要得益于氧气压强的增加降低了IGZO薄膜中的氧空位浓度（即载流子浓度）。此外，为进一步优化器件的电学特性，在250℃温度及Ar∶ O₂氛围中进行了2 h退火处理，IGZO场效应晶体管在阈值电压保持不变的同时，器件迁移率提升至16.1 cm²/（V·s），接触电阻从0.026 5 kΩ·mm降低至0.003 kΩ·mm。

β‑Ga₂O₃是一种具有超宽带隙、高临界击穿场强和优异的巴利加优值的半导体材料，近年来在电力电子与深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用潜力。金属有机化学气相沉积（Metal‑organic chemical vapor deposition， MOCVD）技术凭借其高生长速率、精确的膜厚控制、优异的薄膜质量和大尺寸生长等优势，成为未来β‑Ga₂O₃走向产业化的潜在方法，并已被广泛应用于β‑Ga₂O₃的外延生长研究。本文对几种常见晶向的β‑Ga₂O₃ MOCVD同质外延生长的研究成果进行了概述，并在此基础上介绍了极具潜力的β‑（Al_xGa_1-x）₂O₃的MOCVD外延生长研究现状。最后，总结了基于MOCVD技术的β‑Ga₂O₃同质外延生长以及β‑（Al_xGa_1-x）₂O₃生长过程中面临的主要问题，并对未来的发展进行了展望。

采用南京电子器件研究所研制的0.35 μm栅长、60 V高压AlGaN/GaN HEMT工艺，利用可缩放大信号模型仿真设计了一款工作在S波段的高性能功率放大载片。该功率放大载片由单个总栅宽为36.4 mm的GaN管芯采用混合集成内匹配方案设计而成，漏极工作电压为60 V，工作频带为2.7~3.5 GHz。测试结果表明，在环境温度300 K，脉宽250 μs、占空比15%的脉冲测试条件下，功率放大载片在工作频带内最大饱和输出功率为354.8 W，最大功率附加效率为61%，功率增益大于14.7 dB，显示了GaN器件的高工作电压、高功率密度、宽工作频带等特性。

氢等离子体处理后的金刚石表面具有导电性，室温下二维空穴气（Two-dimensional hole gas， 2DHG）面密度可达10¹³ cm^-2，因此利用氢终端金刚石制备的场效应晶体管成为研究重点。本文基于金刚石优异的物理性质，介绍了两种氢终端金刚石2DHG的形成机理，以耗尽型氢终端金刚石MOSFET为例提出稳定2DHG及提高器件性能的方法，总结增强型氢终端金刚石MOSFET的三种实现方法，并综述氢终端金刚石功率器件研究现状、面临的问题以及对未来发展的展望。

基于0.15 μm GaAs pHEMT工艺研制了一款工作频率为18~40 GHz的高精度六位数控移相器芯片。其中5.625°、11.25°和22.5°移相位采用了改进型的串并联电容移相结构，该结构可通过增加串联电感改善移相精度；45°和90°移相位采用了磁耦合全通网络型移相结构；180°移相位使用了基于串并联谐振结构的改进型移相器电路，拓展了移相器带宽，提高了移相精度。移相器芯片的实际加工面积为2.8 mm×1.4 mm。芯片的测试结果表明，在18~40 GHz频率范围内，移相精度均方根误差小于2.3°，移相寄生调幅均方根误差小于0.7 dB，全态损耗小于13.5 dB，全态输入、输出驻波分别小于1.7、1.9。

通过金属叠层结构、蒸发-合金工艺条件的优化调整，实现了低接触电阻率、高稳定的p型GaN欧姆接触技术，并研究分析了电极金属在合金过程中的扩散行为。测试结果显示，改进后的p型GaN欧姆接触电阻为11.9 Ω·mm，比导通电阻率为3.9×10^-5 Ω·cm²，同时在250℃以内的高温环境中欧姆特性不会发生退化。在此基础上，采用低损伤凹槽栅刻蚀、叠层栅介质沉积等工艺研制出增强型p沟道GaN晶体管器件，器件的阈值电压为-1.2 V（V_GS=V_DS，I_DS=10 μA/mm），漏极电流密度为-5.6 mA/mm，导通电阻为665 Ω·mm（V_GS=-8 V，V_DS=-2 V）。优异的p型GaN欧姆接触技术为高性能GaN p沟道器件的研制以及GaN CMOS集成技术的小型化、智能化、高速化发展奠定了重要基础。

随着集成电路关键尺寸的逐步减小，图形形貌分辨率要求提高。本文系统性地探讨了集成电路互连金属的发展路线，归纳了相应的湿电子化学品在清洗和电镀方面的工作原理，并阐述了光刻胶的发展路程以及抗反射涂层的基本原理。最后对互连材料以及湿电子化学品的未来要求进行了总结和展望。

为解决系统小型化、轻量化的设计需求，设计了一款支持北斗RNSS、RDSS一体化SiP收发模块，工作频段支持北斗B3/L/S三频点。该SiP模块采用一体化陶瓷封装架构，通过异质异构集成方式集成了多种射频无源器件和数模芯片。采用金属腔体屏蔽与多排交叉金属通孔结构实现了隔离屏蔽，并对滤波器、多工器、巴伦以及传输结构等无源器件进行了仿真设计，最终实现尺寸为24.0 mm×24.0 mm×4.3 mm，性能良好。文中介绍了SiP收发模块的工作原理、关键技术以及最终实现形式，设计结果满足定位及导航终端等相关应用需求。

为解决压力传感器中的高灵敏度和宽传感范围的平衡问题，受日常应用中光敏印章技术的启发，采用光敏印章辅助掩模技术制作基于聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）锥形微结构的石墨烯压力传感器，并且研究了不同圆锥尺寸对压力传感器灵敏度的影响。结果表明，PDMS锥形结构的圆锥半径为1.5 mm时可有效提高灵敏度，双层PDMS锥形微结构的石墨烯压力传感器在0~0.5 kPa的工作范围时，灵敏度可达0.082 7 kPa^-1；工作范围为0.5~3.0 kPa时，灵敏度为0.293 6 kPa^-1，是目前相同种类、相同结构材料灵敏度的2.4倍。该双层PDMS锥形压力传感器具有62.5 ms的响应时间，125 ms的恢复时间，并呈现优异的重现性，适用于医疗保健、可穿戴电子、智能包装等领域。