回顾电子产业的发展历史，材料的革新往往带来一系列创新，自上世纪50年代起，基于硅材料的半导体器件给带动了微电子产业的全面发展，现在，始于上世纪90年代开始的宽禁带半导体材料的研究又将给全球电子信息产业带来新的发展机遇，在近日召开的2009中国半导体分立器件市场年会上，中国电子科技集团公司副总经理赵正平对GaN HEMT 微波毫米波器件最新进展情况进行了分析。他指出GaN HEMT在微波毫米波领域有了突破性进展，目前一些公司已经研发出截至频率高达230GHz的GaN HEMT ，预计2010年将在军民用系统中获得应用，届时，带宽可超过目前功率放大器数十倍的新器件将面市。

    禁带宽度是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带。要导电就要有自由电子存在。自由电子存在的能带称为导带（能导电）。被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。硅的禁带宽度为0.8ev，砷化镓则要高很多，禁带非常窄就成为金属，反之则成为绝缘体。半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。

    众所周知，宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强以及良好的化学稳定性等特点，非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器体，而利用其特有的禁带宽度，还可以制作蓝光、绿光、紫外光器件以及光探测器件。因此，美国、日本、俄罗斯等国都极其重视宽禁带半导体技术的研究与开发。

赵正平指出从目前宽禁带半导体材料和器件的研究情况来看，研究重点多集中于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术，其中SiC‘技术最为成熟，研究进展也较快，GaN技术应用广泛，尤其在光电器件应用方面研究比较深入。金刚石技术研究报道较少，但从其材料优越性来看，颇具发展潜力。计划内容2002年美国国防先进研究计划局(DARPA)启动与实施的宽禁带半导体技术计划(’WBGSTI)，已成为加速改进SiC：、GaN以及AIN等宽禁带半导体材料特性的重要“催化剂”。

他指出GaN HEMT在微波毫米波器件由于其高的击穿场强，高电子饱和速度，高的两维电子气浓度和SiC衬底的高热导率，使得GaN HEMT的微波功率密度比Si、GaAs微波器件提高了十倍以上。

我们知道，微波器件的功率特性经常以每单位栅极宽对所对应的输出功率来表示和进行比较，为了提高输出功率和工作频率，其栅极要尽量宽（垂直于电流方向的尺寸）而短（沿着电流的方向的尺寸），栅极宽可允许通过更大的电流，提高输出功率，栅极短则可以缩短电子在器件中的渡越时间，提高工作频率，2004年，美国康奈尔大学和加州大学的氮化镓功率器件研究小组同事研制出10GHz品下下功率密度达到或超过10W/mm的GaN晶体管。但是目前这个记录已经被很多新的研究所打破。

他列出的最新记录包括：小栅宽GaN HEMT器件在4GHz下，功率密度达到40W/mm；8GHz；30W/mm；18GHz；9.1W/mm；40GHz；10.5W/mm；80.5GHz；2.1W/mm等，在其高频特性方面：30nm栅长的GaN MIS-HFET的fT达到180 GHz；100nm栅长并具有背势垒结构的GaN HEMT的fmax达到230GHz。

在通讯雷达应用研究中，大栅宽GaN HEMT器件以及由其构成的功率放大器的性能也取得突破。在L波段输出脉冲功率达500W，在S波段脉冲功率达800W，在C波段脉冲功率达220W；在X波段达250W，在Ku波段SSPA连续波功率达120W，在26GHz连续波输出功率达20W。在GaN HEMT可靠性稳定性研究中，攻克了由缺陷引起的漏电流崩塌效应，栅漏电引起的短期失效机理以及主要由栅下漏边缘高电场导致的逆压电效应引起的长期不稳定机理等难题，交流稳定性有很大提高。由加速寿命试验评估的寿命已大于106小时。预期2010年GaN HEMT将在军民用系统中获得应用。