2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、寬禁帶半導(dǎo)體GaN具有禁帶寬度大、擊穿場強(qiáng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高等特點,在高溫以及微波功率器件制造領(lǐng)域具有極大的潛力。其中,A1GaN/GaNHEMT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,已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點之一。但是A1GaN/GaNHEMT仍未實現(xiàn)商業(yè)化,歸根結(jié)底主要是因為對于A1GaN/GaNHEMT器件理論及實驗方面的研究工作還不是很細(xì)致。為了進(jìn)一步提高A1GaN/GaNHEMT器件的性能,有必要對其相關(guān)的

2、制造工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化。本文從GaN基歐姆接觸以及制造方面對A1GaN/GaNHEMT器件進(jìn)行了詳細(xì)的研究。主要研究工作和成果如下: 1.從理論上研究了n—GaN基材料歐姆接觸的形成機(jī)制和設(shè)計原則,確定了通過優(yōu)化退火時間,退火溫度以及金屬層厚度這些參數(shù)來獲得低阻、熱穩(wěn)定金屬合金的研究方向。 2.研究了測試歐姆接觸比接觸電阻率的傳輸線模型(TLM)以及圓形傳輸線模型(CTLM),并分別為這兩種模型提出了改進(jìn)的測試及計算方法

3、。對于TLM模型,提高了計算精度,并指出了在不能得到完美的接觸退火表面的情況下,應(yīng)首選改進(jìn)的TLM測試模型來計算歐姆接觸參數(shù);對于CTLM,采用最簡單的單環(huán)結(jié)構(gòu)來定義CTLM模型,有效的減少了計算量,加快了工藝進(jìn)程。 3.使用單環(huán)CTLM模型制作了n—GaN歐姆接觸,出于考慮HBT的p型歐姆接觸電極形成的退火溫度為550℃,只對550℃下不同Ti/A1比例的n—GaN的歐姆接觸進(jìn)行了研究,確定了最優(yōu)的Ti/A1比例為1∶6。

4、 4.研究了退火溫度對p—GaN歐姆接觸的影響以及金屬比例對p—GaN歐姆接觸的影響,得到了最佳的p—GaN歐姆接觸退火溫度和金屬比例,獲得了10—3量級的p—GaN歐姆接觸比接觸電阻率。 5.研究了退火條件對n—A1GaN/GaN異質(zhì)結(jié)歐姆接觸特性的影響,確定了一種能夠大幅提升歐姆接觸性能的退火條件:采用在830℃,30s退火之后再進(jìn)行200℃,10min的加熱的方法對Ti/A1/Ni/Au歐姆接觸進(jìn)行退火。結(jié)果表明:R—

5、L曲線線形非常好,比接觸電阻率從10—5減小到10—6量級,方塊電阻較穩(wěn)定,基本不存在不擊穿現(xiàn)象。 研究了溫度對n—A1GaN/GaN異質(zhì)結(jié)歐姆接觸的影響,結(jié)果表明:溫度對比接觸電阻率的影響不大,而方塊電阻則隨著溫度的升高而增大,這主要是因為當(dāng)溫度升高時,薄層電荷密度幾乎不變,而遷移率隨溫度升高而下降造成的。 6.通過制備不同A1組分(x=0.15,0.27,0.35,0.4)的A1xGa1-xN/GaN異質(zhì)結(jié)材料,分析

6、了不同A1組分材料的電學(xué)特性,研究了A1組分對歐姆接觸的影響,并在此基礎(chǔ)上制備了A1xGa1-xN/GaNHEMT器件,采用HP4156C對器件進(jìn)行了直流特性測試,得到了器件性能隨A1組份的變化趨勢,從實驗角度驗證了理論的正確性。并從結(jié)構(gòu)上改變x=0.4的高A1組分A1xGa1-xN/GaN異質(zhì)結(jié)材料,2DEG遷移率和面密度大幅上升,從原來的733.6cm2/V·s和1.34×1013cm-2分別提高為939㎡/V·s和2.01×101

7、3cm-2,提高幅度分別為28%和50%。制成器件的最大漏電流從原來的616.7mA/mm變成了928.3mA/mm(增加了50%),峰值跨導(dǎo)從原來的113.7mS/mm增加到了154.1mS/mm(增加了35.5%),說明采用合適的A1GaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu),增大A1組分是可以進(jìn)一步提高器件性能的,為進(jìn)一步研究和優(yōu)化A1GaN/GaNHEMT器件性能奠定了基礎(chǔ)。 研究了溫度對A1GaN/GaNHEMT器件性能的影響,結(jié)果表明:

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