近年來,Ⅲ族氮化物核心電子器件高電子遷移率晶體管（HEMT）出現(xiàn)了材料結(jié)構(gòu)進(jìn)一步合金化的趨勢,高壓器件采用AlGaN溝道提高擊穿電壓,高頻功率器件采用四元合金勢壘層提升器件Ku波段以上功率性能。在強(qiáng)電場應(yīng)用下,氮化物的熱聲子效應(yīng)（HPE）顯著影響熱載流子的能量和動量弛豫。與氮化物異質(zhì)結(jié)中二維電子氣（2DEG）相似,超寬禁帶氫終端金剛石表面具有二維空穴氣（2DHG）形成的薄層電導(dǎo)。這些結(jié)構(gòu)、現(xiàn)象和相關(guān)技術(shù)的研究普遍存在一個(gè)問題,即相應(yīng)的載流子輸運(yùn)問題還缺乏系統(tǒng)研究。針對上述問題,本文開展了AlInGaN/（Al）GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)中2DEG和氫終端金剛石結(jié)構(gòu)中2DHG的二維輸運(yùn)特性研究,并探索了高場下熱聲子效應(yīng)對氮化物中能量弛豫和動量弛豫時(shí)間的影響。主要研究成果如下:1.通過計(jì)算揭示了四元AlInGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中AlInGaN勢壘層的合金無序（ADO）散射限制的2DEG遷移率隨Al（In,Ga）N合金組分的連續(xù)變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)遷移率的變化主要由合金散射勢決定,同時(shí)也受到2DEG濃度和2DEG滲入幾率的影響;證明了四元AlInGaN材料作為勢壘層在高電導(dǎo)氮化物HEMT結(jié)構(gòu)應(yīng)用的潛力。2.首... 

【文章來源】：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)位級別】：博士

【部分圖文】：

00K下，III族氮化物半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg與a軸晶格常數(shù)的關(guān)系，其中AlGaN、InGaN和InAlN中禁帶寬度的彎曲系數(shù)分別為1eV，2.5eV和3.4eV[6]

應(yīng)室抽至真空，同時(shí)打開微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，微波經(jīng)波導(dǎo)管進(jìn)入反應(yīng)室，將通入的反應(yīng)氣體激發(fā)產(chǎn)生等離子體，最終實(shí)現(xiàn)金剛石膜在襯底上的沉積。圖1.2 微波等離子體法淀積金剛石膜裝置的示意圖[32]1.1.5 金剛石在場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用由于金剛石材料出色的電學(xué)性質(zhì)，如寬帶隙、高擊穿電壓、大載流子飽和速度和室溫最高的熱導(dǎo)率，因此可以期待其在高頻、大功率電子器件領(lǐng)域的出色表現(xiàn)。隨著材料制備工藝的不斷成熟和完善，特別是在二十世紀(jì)八十年代，CVD 法制備金剛石薄膜技術(shù)和金剛石 p 型摻雜技術(shù)的巨大突破，更促進(jìn)了金剛石基器件及其相關(guān)機(jī)理的廣泛深入研究。

圖1.3 H-終端金剛石表面溝道 FET 結(jié)構(gòu)示意圖終端金剛石表面導(dǎo)電溝道制備的器件雖然工藝簡單，但這此需要淀積柵氧化層來進(jìn)行有效保護(hù)。通常，柵氧化層的剛石 FET 實(shí)現(xiàn)高性能和良好可靠性的關(guān)鍵技術(shù)[45]。柵氧

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于金剛石的GaN基微波功率器件研究進(jìn)展[J]. 李金平,王琨.  西安郵電大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[2]Al組分對MOCVD制備的AlxGa1-xN/AlN/GaNHEMT電學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響[J]. 陳翔,邢艷輝,韓軍,霍文娟,鐘林健,崔明,范亞明,朱建軍,張寶順.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2013(12)
[3]單晶金剛石制備研究進(jìn)展[J]. 周祥,汪建華,熊禮威,李偉.  硬質(zhì)合金. 2012(03)
[4]晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料二維電子氣輸運(yùn)特性研究[J]. 王平亞,張金風(fēng),薛軍帥,周勇波,張進(jìn)成,郝躍.  物理學(xué)報(bào). 2011(11)
[5]藍(lán)寶石上高電子遷移率AlGaN/GaN材料的研究[J]. 袁鳳坡,梁棟,尹甲運(yùn),許敏,劉波,馮志宏.  半導(dǎo)體技術(shù). 2007(06)
[6]金剛石薄膜的導(dǎo)熱性質(zhì)研究[J]. 顧毓沁,余立新,朱德忠.  中國科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué). 1996(02)

博士論文
[1]CVD金剛石單晶生長及金剛石晶體管的研究[D]. 成紹恒.吉林大學(xué) 2012
[2]MPCVD法制備光學(xué)級多晶金剛石膜及同質(zhì)外延金剛石單晶[D]. 李博.吉林大學(xué) 2008

碩士論文
[1]Al（In,Ga）N/（In）GaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料電學(xué)性能的研究[D]. 萬偉.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3069823