【摘要】：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中,集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)程度,是一個(gè)國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的重要反映。半導(dǎo)體器件是構(gòu)成集成電路的基礎(chǔ),而作為研制半導(dǎo)體器件的一種重要且高效的手段,半導(dǎo)體器件的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的地位顯得更加重要。另外,基于第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的新型器件的研究是目前的一個(gè)熱點(diǎn),尤其是HEMT器件,因其電子的遷移率高而受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在上面介紹的背景下,本論文首先介紹了半導(dǎo)體器件模擬的相關(guān)理論,然后論述了HEMT器件的工作原理,接著研究了第三代半導(dǎo)體材料的物理模型,最后構(gòu)建了典型HEMT器件模型結(jié)構(gòu),并對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真。這些工作總結(jié)起來(lái)可列述如下:1.簡(jiǎn)要的介紹了半導(dǎo)體材料及HEMT器件的發(fā)展情況,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的相關(guān)概念,國(guó)內(nèi)外TCAD軟件的發(fā)展及研究現(xiàn)狀。2.詳細(xì)的介紹了半導(dǎo)體器件模擬理論中涉及的載流子輸運(yùn)方程、電流連續(xù)性方程和泊松方程以及它們的物理意義,同時(shí)通過(guò)這幾個(gè)基本方程推導(dǎo)了作為器件模擬基礎(chǔ)的經(jīng)典的漂移擴(kuò)散模型。3.重點(diǎn)介紹了GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)構(gòu),以及該類異質(zhì)結(jié)構(gòu)中特有的自發(fā)極化和壓電極化效應(yīng),給出了二維電子氣的概念和產(chǎn)生機(jī)理,敘述了典型HEMT器件的工作原理。4.查閱相關(guān)文獻(xiàn)以及技術(shù)資料,確定了GaN和AlGaN材料的能帶模型,遷移率模型,復(fù)合率模型等基本物理模型或參數(shù),并一一對(duì)其進(jìn)行了總結(jié)。然后,通過(guò)C++語(yǔ)言編碼實(shí)現(xiàn)了這些模型,并將它們添加進(jìn)了Genius源碼中。5.通過(guò)Genius軟件模擬了基于GaN和AlGaN材料的同質(zhì)PN結(jié),異質(zhì)PN結(jié),得到了PN結(jié)的內(nèi)建電勢(shì),IV曲線等,驗(yàn)證了添加的材料模型是否準(zhǔn)確。介紹了如何在模擬時(shí)引入二維電子氣,并模擬了完整的HEMT器件結(jié)構(gòu),得到了器件界面電荷和輸出曲線等特性,將得到的結(jié)果與經(jīng)典的半導(dǎo)體器件仿真軟件Silvaco得到的結(jié)果作了全面的對(duì)比。
【圖文】：

計(jì)必然是難度很大的。同時(shí)，傳統(tǒng)的對(duì)于設(shè)計(jì)的芯片的驗(yàn)證去進(jìn)行的，其流程如圖 1-1 所示，其中器件的光刻板制備和繁瑣的過(guò)程，而且所用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是異常昂貴的，整個(gè)人力財(cái)力的極大損耗。圖 1-2 所示是通過(guò)器件模擬和工藝模程的流程圖，這樣將節(jié)省很大的設(shè)計(jì)成本。由此可知對(duì)與器，半導(dǎo)體器件的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的重要作用是非常明顯的。

3圖 1-2 器件模擬得到電學(xué)參數(shù)過(guò)程上，半導(dǎo)體器件模擬的概念是肖克萊(Shockley)首先提出的在 1964 年首次對(duì)一維雙極晶體管用數(shù)值方法進(jìn)行了模擬，這擬從此邁向了計(jì)算機(jī)化。1969 年，D.P.Kennedy 和 R.R.O’Brie方法研究了 JFET。J.W.Slotboom 用二維數(shù)值方法對(duì)晶體管的
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN386

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1 ;高電子遷移率晶體管(HEMT)[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;1985年04期

2 蘇世民;;高電子遷移率晶體管(HEMT)[J];半導(dǎo)體情報(bào);1986年04期

3 金;;一種新穎的器件——高電子遷移率晶體管(HEMT)[J];半導(dǎo)體情報(bào);1981年03期

4 王良臣;半導(dǎo)體量子器件物理講座 第二講 高電子遷移率晶體管(HEMT)[J];物理;2001年04期

5 王愛(ài)民;;微波通信用高電子遷移率晶體管(HEMT)[J];計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);1987年01期

6 楊學(xué)斌,呂善偉,蘇東林,王良臣;基于HEMT的單片微波集成放大器設(shè)計(jì)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2000年03期

7 袁明文;;毫米波HEMT的現(xiàn)狀和分析[J];半導(dǎo)體情報(bào);1993年01期

8 孫再吉;低噪聲、功率HEMT器件新進(jìn)展[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;1992年03期

9 陳暉，，黃香馥，朱君范;毫米波HEMT器件的電路模型研究[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);1994年04期

10 陳裕權(quán);;康柏開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池和HEMT器件[J];半導(dǎo)體信息;2008年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張乾本;;HEMT及HEMT器件[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

2 崔曉英;黃云;;HEMT器件2DEG溝道退化相關(guān)機(jī)理研究[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 楊麗媛;氮化鎵基HEMT器件高場(chǎng)退化效應(yīng)與熱學(xué)問(wèn)題研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 谷寶路;HEMT器件的模擬研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 邱城波;基于傳遞函數(shù)的片上變壓器及HEMT器件建模[D];杭州電子科技大學(xué);2013年

3 冷永清;S波段GaN基HEMT內(nèi)匹配平衡功率放大器研究[D];湖南大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2553859