發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 01:07

　　由于GaN基材料的寬禁帶、高飽和電子漂移速度和高擊穿場(chǎng)強(qiáng)等優(yōu)良特性,AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管得到了廣泛關(guān)注和迅猛的發(fā)展。近些年來(lái),器件的性能也伴隨著材料質(zhì)量和器件工藝穩(wěn)定性的進(jìn)步而提升,特別是在高頻和大功率特性方面取得巨大進(jìn)步。同時(shí),為了追求更高的器件性能指標(biāo),滿足日益發(fā)展的通訊領(lǐng)域的要求,人們開始研究GaN基雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)通過(guò)提高二維電子氣的限域性來(lái)改善器件特性,可以有效緩解電流崩塌效應(yīng),提高擊穿特性,改善器件的可靠性等。論文從器件仿真、材料表征和器件制備和測(cè)試方面進(jìn)行研究,主要工作內(nèi)容如下:（1）進(jìn)行了雙異質(zhì)結(jié)和緩變鋁組分勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)的器件仿真研究。結(jié)果顯示采用AlGaN緩沖層可以提高載流子的限域性,且隨A1組分的增加而增強(qiáng),但同時(shí)會(huì)降低載流子濃度,最終確定Al組分為0.05;緩變鋁組分勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)電流密度,同時(shí)均勻電場(chǎng)強(qiáng)度分布,提高器件的擊穿電壓。（2）對(duì)AlGaN/GaN/AlGaN雙異質(zhì)結(jié)材料進(jìn)行表面形貌和電學(xué)特性的表征。使用AFM測(cè)試得到材料的表面粗糙度RMS為0.464nm;XRD結(jié)果顯示樣品（002）面和（102）面上的半高寬分別為227arse... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?ＩＩＩ族氮化物能帶關(guān)系示意圖??ＡＧａＮ／ＧａＮ討論，常溫下，ＡｌｘＧａｉ－ｘＮ的禁??

給出了氮化物半導(dǎo)體材料的壓電系數(shù)（ｅ３］和ｅ３３）、弛豫系數(shù)（Ｃ３荷（Ｐ〇）１５Ｇ］，相關(guān)三元ＩＩＩ－ＶＩ族化合物的自發(fā)和壓電極化強(qiáng)度都據(jù)計(jì)算所得。??表２．１氮化物半導(dǎo)體的壓電常數(shù)和自發(fā)極化電荷??ＡＩＮ?ＧａＮ?ＩｎＫ??ｅ３３［Ｃ／ｍ２］?１．４６?０．７３?０．９７??ｅ３ｉ［Ｃ／ｍ２］?－０．６０?－０．４９?－０．５７??［ｅ３ｉ－［ｃ３ｉ／ｃ３３］ｅｓ３］?－０．８６?－０．６８?－０．９０??ＰｏｌＣ／ｍ２］?－０．０８１?－０．０２９?－０．０３２??／ＧａＮ異質(zhì)結(jié)界面處主要是受到極化作用的影響從而會(huì)產(chǎn)生中存在的鋁組分與極化電場(chǎng)有一定的關(guān)聯(lián)，從而通過(guò)鋁組分。三元氮化物的極化大小的數(shù)值可以通過(guò)二元氮化物線性插

?ＧａＮ?ｓｕｂ??圖２．３?ＡｌＧａＮ／ＧａＮ異質(zhì)結(jié)能帶圖??表２．１給出了氮化物半導(dǎo)體材料的壓電系數(shù)（ｅ３］和ｅ３３）、弛豫系數(shù)（Ｃ３ｉ和ｃ３３）以及??自發(fā)極化電荷（Ｐ〇）１５Ｇ］，相關(guān)三元ＩＩＩ－ＶＩ族化合物的自發(fā)和壓電極化強(qiáng)度都是由表２．１所??給的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算所得。??表２．１氮化物半導(dǎo)體的壓電常數(shù)和自發(fā)極化電荷??ＡＩＮ?ＧａＮ?ＩｎＫ??ｅ３３［Ｃ／ｍ２］?１．４６?０．７３?０．９７??ｅ３ｉ［Ｃ／ｍ２］?－０．６０?－０．４９?－０．５７??［ｅ３ｉ－［ｃ３ｉ／ｃ３３］ｅｓ３］?－０．８６?－０．６８?－０．９０??ＰｏｌＣ／ｍ２］?－０．０８１?－０．０２９?－０．０３２??ＡｌＧａＮ／ＧａＮ異質(zhì)結(jié)界面處主要是受到極化作用的影響從而會(huì)產(chǎn)生大量的２ＤＥＧ，??同時(shí)，材料中存在的鋁組分與極化電場(chǎng)有一定的關(guān)聯(lián)，從而通過(guò)鋁組分的改變也會(huì)影??響極化電場(chǎng)。三元氮化物的極化大小的數(shù)值可以通過(guò)二元氮化物線性插值得到，由此，??我們可以對(duì)ＧａＮ材料和Ａ１Ｎ材料采取線性插值得到我們想要求得的Ａ１ＸＧ％ＸＮ層的??自發(fā)極化強(qiáng)度，相關(guān)公式如下（２－４）所示：??Ｐｓｐ?（ｘ）?＝?（－０．０５２ｘ?－?０．０２９）?Ｃ?／?ｍ２?（２－４）??壓電極化強(qiáng)度可用如下公式（２－５）表示：??４“＞〇?＝?２�。幔�，?ｅ３１（ｘ）－ｅ３３（ｘ）＾ｆｃ｜?（２－５）??ａｏ?Ｌ?Ｃｓ３（ｘ）＿??１２??


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