AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的溝道載流子輸運(yùn)特性研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-29 04:07
GaN基MIS-HEMT器件具有關(guān)態(tài)漏電低、擊穿電壓高等優(yōu)點(diǎn),是研制高效GaN基微波功率器件的理想選擇。然而MIS-HEMT器件溝道載流子的輸運(yùn)特性極易受到柵絕緣層、界面狀態(tài)及溫度的影響,從而對器件性能和可靠性產(chǎn)生一定的影響。因此研究MIS-HEMT器件的溝道輸運(yùn)性質(zhì)具有十分重要的意義。本文使用仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,針對AlGaN/GaN MIS-HEMT器件特性和溝道載流子輸運(yùn)特性進(jìn)行研究。主要工作內(nèi)容如下:（1）使用Silvaco仿真軟件研究絕緣層/柵介質(zhì)層界面態(tài)密度、柵介質(zhì)層厚度、凹槽深度等對AlGaN/GaN MIS-HEMT器件直流特性的影響,并為器件關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。結(jié)果表明界面態(tài)的存在會對器件特性造成較大的影響,在器件制造過程中應(yīng)采取措施降低界面態(tài)密度。柵介質(zhì)層厚度和凹槽刻蝕深度的選擇應(yīng)適當(dāng),否則會影響器件特性。隨后我們設(shè)計(jì)了本次實(shí)驗(yàn)所需的具有Al2O3/AlN疊層?xùn)沤橘|(zhì)結(jié)構(gòu)的MIS-HEMT器件,簡要介紹了器件的制作流程,并對器件直流特性進(jìn)行初步測試。（2）使用Silvaco仿真與變溫直流測試相結(jié)合的方法研究溫...
【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
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
典型的AlGaN/GaNMIS-HEMT器件結(jié)構(gòu)示意圖
aN/GaN 異質(zhì)結(jié)的極化效應(yīng)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在自發(fā)極化和壓電極化兩種極化效種極化效應(yīng)的形成原因。內(nèi)， N 的電負(fù)性遠(yuǎn)大于 Ga，因此形成 Ga-N 化學(xué)而產(chǎn)生了極化矢量方向?yàn)?N 指向 Ga 的偶極子。（0001）方向上不具有反對稱性，因此晶體表現(xiàn)GaN 晶體本身具有高對稱性，晶體內(nèi)部的局部極化現(xiàn)象。別為 Ga 面和 N 面極性的 GaN 晶體。我們常用的 GaN 都是 Ga 面的。由于局部極化矢量的方向?yàn)樽园l(fā)極化方向?yàn)檠?c 軸負(fù)向指向襯底。由于自發(fā)發(fā)極化方向相反。AlGaN 材料的自發(fā)極化方向是其自發(fā)極化強(qiáng)度大于 GaN 的自發(fā)極化強(qiáng)度。
圖2.2AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)極化效應(yīng)示意圖電子氣的形成壓電極化效應(yīng)的存在，AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)表面和界面處分別誘導(dǎo)出帶負(fù)電和帶補(bǔ)償異質(zhì)界面 AlGaN 一側(cè)帶正電的極化誘量的電子。而由于 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)中，Ga在異質(zhì)界面處形成了極窄的勢阱，從而將聚中。這些電子在垂直于異質(zhì)界面的方向上運(yùn)上可以自由運(yùn)動，因此形成了二維電子氣。aN/GaN MIS-HEMT 器件工作原理簡介IS-HEMT 器件的主要工作原理與肖特基柵 H擊穿等性能上有所提升。因此本節(jié)先以典型的MT 器件的工作原理和關(guān)鍵的器件特性參數(shù)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]GaN基HEMT器件的缺陷研究綜述[J]. 郭偉玲,陳艷芳,李松宇,雷亮,柏常青. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]高性能AlGaN/GaN HEMT的肖特基特性[J]. 田秀偉,馮震,王勇,宋建博,張志國. 微納電子技術(shù). 2009(02)
[3]AlN鈍化層對AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)及其高溫特性的影響[J]. 陳國強(qiáng),陳敦軍,劉斌,謝自力,韓平,張榮,鄭有炓. 功能材料與器件學(xué)報(bào). 2008(06)
[4]AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的歐姆接觸[J]. 楊燕,王文博,郝躍. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2006(10)
博士論文
[1]AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管模型、關(guān)鍵工藝及器件制作[D]. 楊燕.西安電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于LPCVD-SiNx柵介質(zhì)的AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件及其界面特性研究[D]. 劉朝陽.電子科技大學(xué) 2016
[2]雙軸應(yīng)變下AlGaN/GaN二維電子氣遷移率的計(jì)算[D]. 劉偉.電子科技大學(xué) 2012
本文編號：3106868
【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
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
典型的AlGaN/GaNMIS-HEMT器件結(jié)構(gòu)示意圖
aN/GaN 異質(zhì)結(jié)的極化效應(yīng)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在自發(fā)極化和壓電極化兩種極化效種極化效應(yīng)的形成原因。內(nèi)， N 的電負(fù)性遠(yuǎn)大于 Ga，因此形成 Ga-N 化學(xué)而產(chǎn)生了極化矢量方向?yàn)?N 指向 Ga 的偶極子。（0001）方向上不具有反對稱性，因此晶體表現(xiàn)GaN 晶體本身具有高對稱性，晶體內(nèi)部的局部極化現(xiàn)象。別為 Ga 面和 N 面極性的 GaN 晶體。我們常用的 GaN 都是 Ga 面的。由于局部極化矢量的方向?yàn)樽园l(fā)極化方向?yàn)檠?c 軸負(fù)向指向襯底。由于自發(fā)發(fā)極化方向相反。AlGaN 材料的自發(fā)極化方向是其自發(fā)極化強(qiáng)度大于 GaN 的自發(fā)極化強(qiáng)度。
圖2.2AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)極化效應(yīng)示意圖電子氣的形成壓電極化效應(yīng)的存在，AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)表面和界面處分別誘導(dǎo)出帶負(fù)電和帶補(bǔ)償異質(zhì)界面 AlGaN 一側(cè)帶正電的極化誘量的電子。而由于 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)中，Ga在異質(zhì)界面處形成了極窄的勢阱，從而將聚中。這些電子在垂直于異質(zhì)界面的方向上運(yùn)上可以自由運(yùn)動，因此形成了二維電子氣。aN/GaN MIS-HEMT 器件工作原理簡介IS-HEMT 器件的主要工作原理與肖特基柵 H擊穿等性能上有所提升。因此本節(jié)先以典型的MT 器件的工作原理和關(guān)鍵的器件特性參數(shù)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]GaN基HEMT器件的缺陷研究綜述[J]. 郭偉玲,陳艷芳,李松宇,雷亮,柏常青. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]高性能AlGaN/GaN HEMT的肖特基特性[J]. 田秀偉,馮震,王勇,宋建博,張志國. 微納電子技術(shù). 2009(02)
[3]AlN鈍化層對AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)及其高溫特性的影響[J]. 陳國強(qiáng),陳敦軍,劉斌,謝自力,韓平,張榮,鄭有炓. 功能材料與器件學(xué)報(bào). 2008(06)
[4]AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的歐姆接觸[J]. 楊燕,王文博,郝躍. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2006(10)
博士論文
[1]AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管模型、關(guān)鍵工藝及器件制作[D]. 楊燕.西安電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于LPCVD-SiNx柵介質(zhì)的AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件及其界面特性研究[D]. 劉朝陽.電子科技大學(xué) 2016
[2]雙軸應(yīng)變下AlGaN/GaN二維電子氣遷移率的計(jì)算[D]. 劉偉.電子科技大學(xué) 2012
本文編號：3106868
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