AlGaN-GaN HEMT的特性及抑制電流崩塌的研究.pdf

1、寬帶隙直接禁帶GaN 半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、電子漂移速度高、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗輻射等特點(diǎn)，是制作高溫大功率、高頻電子器件的理想材料。GaN HEMT是以AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)材料為基礎(chǔ)制造的器件。GaN HEMT 器件在微波大功率和高溫應(yīng)用方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。但是AlGaN/GaN HEMT 仍未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，主要是因?yàn)锳lGaN/GaN HEMT 電流崩塌效應(yīng)嚴(yán)重影響器件的性能。

2、為進(jìn)一步提高A1GaN/GaN HEMT 器件的性能，有必要對(duì)HEMT 器件中的二維電子氣進(jìn)行研究和優(yōu)化，并研究抑制電流崩塌的方法。本文基于極化效應(yīng)對(duì)AlGaN/GaN HEMT 器件進(jìn)行詳細(xì)的研究。主要研究工作和成果如下：
　　 （1）引入極化效應(yīng)物理模型研究極化效應(yīng)引起的能帶變化、二維電子氣密度、電場(chǎng)強(qiáng)度等特性，可以較準(zhǔn)確反映AlGaN 勢(shì)壘層厚度和Al含量、肖特基接觸、歐姆接觸對(duì)輸出特性的影響；
　　 （2）研究不

3、同的HEMT 結(jié)構(gòu)的特性。GaN 層的引入會(huì)減小輸出電流；雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以提高輸出電流，改變雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的厚度可以增大或減小輸出電流；寬帶隙AlN阻擋層的引入可以提高勢(shì)壘高度，同時(shí)可以增加輸出電流；而窄帶隙InGaN 則不利于提高2DEG 密度和輸出電流；MOS 結(jié)構(gòu)的柵極可以有效減小柵極泄漏電流而不影響源漏輸出電流；
　　 （3）電流崩塌效應(yīng)嚴(yán)重影響HEMT 器件的應(yīng)用，研究了其形成的機(jī)理及抑制電流崩塌的方法，提出一種新的抑制