2019年，中国工程物理研究院电子工程研究所的Tong等人基于实验与第一性原理计算方法，研究了Ka波段GaN低噪声放大器（LNA）在高输入功率应力下的退化机制。实验结果表明，在27 GHz下施加1 W连续波（CW）输入功率应力后，LNA的增益下降约1 dB，噪声系数（NF）增加约0.7 dB。进一步的测量发现，阈值电压（Vth）的正向偏移导致了增益的下降，而栅极漏电流（Ig）的增加则是NF退化的主要原因。第一性原理计算揭示了Vth偏移和Ig增加的物理机制：在高功率应力下，GaN通道中的VGa-H3复合物发生脱氢反应，形成VGa-H2和氢原子，导致Vth正向偏移；释放的氢原子迁移到AlN势垒中，与VAl-H3复合物结合形成VAl-H4，其缺陷能级作为电子隧穿通道，增加了Ig。该研究的结果对提高GaN LNA的可靠性和稳定性具有重要意义，为优化器件设计、改进材料生长和器件加工工艺提供了理论依据，有助于开发更鲁棒的高性能GaN基无线通信系统。

一、引言