本文關(guān)鍵詞：GaN基HEMT紅外探測(cè)器力電耦合機(jī)制理論模型的仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：紅外探測(cè)器是紅外技術(shù)的核心,新型室溫紅外探測(cè)器更是目前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。隨著近些年人們對(duì)紅外輻射的了解加深,深刻了解它在生活各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),所以人們迫切的去提高探測(cè)手段—研制出不同機(jī)理的紅外探測(cè)結(jié)構(gòu)。鑒于這種情況,對(duì)紅外探測(cè)器的研發(fā)迫在眉睫。本文則基于氣體直接吸收紅外產(chǎn)生氣壓進(jìn)行探測(cè)的紅外探測(cè)器原理為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu),進(jìn)行新型室溫紅外探測(cè)器的理論研究及有限元分析。首先,針對(duì)新型紅外探測(cè)器的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析。詳細(xì)的分析了紅外氣體作為吸收介質(zhì)吸收紅外輻射的機(jī)理,按工作階段對(duì)理論模型進(jìn)行推理:首先氣體吸收紅外輻射導(dǎo)致體積增加產(chǎn)生壓強(qiáng),然后壓電薄膜受到氣體壓強(qiáng)均勻應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)械形變,最后GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)產(chǎn)生壓電極化,分析其極化效應(yīng)模型,計(jì)算界面電荷,形成GaN HEMT電流輸出。其次,采用ANSYS軟件對(duì)本文的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)GaN/AlGaN壓電薄膜進(jìn)行模擬,首先針對(duì)其機(jī)械特性,分析其應(yīng)力以及尺寸對(duì)機(jī)械形變量以及內(nèi)部應(yīng)力分布的影響進(jìn)行分析,在四邊固定的條件下,對(duì)壓電薄膜施加由于氣體產(chǎn)生的均勻應(yīng)力,分析彈性敏感薄膜形變量與機(jī)械應(yīng)力的數(shù)值關(guān)系,以及改變薄膜尺寸對(duì)該結(jié)構(gòu)的影響。然后對(duì)薄膜的壓電特性進(jìn)行仿真,并給出薄膜在應(yīng)力條件下薄膜電勢(shì)分布圖,分析了薄膜電勢(shì)及形變量的影響因素。再次,用Sentaurus TCAD對(duì)紅外探測(cè)器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)-電學(xué)信號(hào)輸出元件GaN/AlGaN HEMT進(jìn)行仿真研究,設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)模擬方案,網(wǎng)格化分方案,仿真器件的直流輸出特性,如伏安特性曲線,轉(zhuǎn)移特性曲線,并提出對(duì)器件的優(yōu)化方案:改變器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)如:AlGaN勢(shì)壘層厚度,摻雜濃度,極化電荷量,肖特基勢(shì)壘高度,Al組分等參數(shù),分析對(duì)其電流的影響,對(duì)器件進(jìn)行深入分析。最后,系統(tǒng)的總結(jié)紅外探測(cè)器工作過(guò)程,量化紅外氣體吸收紅外輻射產(chǎn)生的溫度變化,進(jìn)而計(jì)算氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng),以及其對(duì)薄膜施加應(yīng)力,以及HEMT輸出電流進(jìn)行擬合,得出輸出電流與紅外輻射輸入功率之間的關(guān)系,電流與輸入功率之間保持良好的線性關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了紅外探測(cè)器對(duì)紅外輻射的探測(cè)能力。
【關(guān)鍵詞】：GaN/AlGaN HEMT Sentaurus TCAD ANSYS 輸出電流 壓電效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN215
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 紅外探測(cè)器的發(fā)展趨勢(shì)9-10
• 1.2 紅外探測(cè)器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 新型紅外探測(cè)器的工作原理17-35
• 2.1 紅外探測(cè)器的工作原理17-19
• 2.2 氣體吸收紅外輻射的推理及其計(jì)算19-22
• 2.2.1 氣體吸收紅外輻射的原理與條件19-21
• 2.2.2 輻射與腔內(nèi)壓強(qiáng)變化關(guān)系：21-22
• 2.3 彈性敏感薄膜的研究及計(jì)算22-28
• 2.3.1 薄膜形變分析22-26
• 2.3.2 壓電薄膜影響因素理論解析26-28
• 2.4 GaN HEMT材料性質(zhì)及工作原理28-34
• 2.4.1 Al_xGa_(1-x)N/GaN材料特性28-31
• 2.4.2 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的物理特性31-33
• 2.4.3 AlGaN/GaN HEMT工作原理33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 新型室溫紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-49
• 3.1 GaN/AlGaN壓電薄膜的設(shè)計(jì)35-43
• 3.1.1 彈性薄膜的靜態(tài)特性36-41
• 3.1.2 彈性敏感薄膜動(dòng)態(tài)特性41-43
• 3.2 GaN HEMT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-48
• 3.2.1 sentaurus TCAD的介紹43-45
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第4章 器件仿真以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化49-61
• 4.1 器件的直流特性模擬結(jié)果49-53
• 4.2 AlGaN/GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化53-59
• 4.3 器件的小信號(hào)特性分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：287203