GaN作為第三代半導(dǎo)體,具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、電子遷移率高、以及耐熱特性和抗輻射性能良好等優(yōu)異的半導(dǎo)體性能,非常適合應(yīng)用于高溫、高頻、高功率及高擊穿電壓電力電子器件當(dāng)中�；贏lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)處二維電子氣的HEMT器件成為現(xiàn)階段電力電子器件的研究熱點(diǎn)并展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。然而,現(xiàn)在存在的很多問(wèn)題尤其是可靠性問(wèn)題制約著AlGaN/GaN HEMT的大規(guī)模應(yīng)用。因此AlGaN/GaN HEMT的可靠性問(wèn)題是目前的研究熱點(diǎn),也是目前迫切需要解決的一個(gè)技術(shù)難題。在本論文中,研究工作主要圍繞AlGaN/GaN HEMT器件及可靠性展開(kāi),從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論分析入手,優(yōu)化器件的制備工藝并對(duì)其可靠性、物理機(jī)制進(jìn)行分析,論文的主要內(nèi)容如下:1、AlGaN/GaN HEMT器件漏電及耐壓的研究。我們對(duì)離子注入隔離的漏電路徑進(jìn)行了深入的研究,得到離子注入?yún)^(qū)域AlGaN和SiNx之間的界面漏電是主要漏電途徑,退火可以降低界面態(tài),最終降低器件的漏電,得到開(kāi)關(guān)比為1010的器件。另外,我們采用MIS結(jié)構(gòu)在柵電極下插入LPCVDSiNx作為介質(zhì)層并采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)制電場(chǎng),器件在7μm的柵漏間距下?lián)舸╇妷?.. 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：147 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１電力電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域

Ｏｕｔｐｕｔ?Ｉｎｄｕｃｔｏｒ??Ｐｒ＾ｔａｇＴ??圖１－２?Ｓｉ與ＧａＮ基的電力電子器件體積對(duì)比。??２、高擊穿電場(chǎng)：ＧａＮ本身的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為４Ｘ１０６Ｖ／ｃｍ，為Ｓｉ（２．５Ｘ１０５Ｖ／ｃｍ）的??１６倍。高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的材料可以獲得很高的功率性能。根據(jù)擊穿電壓的表達(dá)式??４＝辦乂於／２，?％為耗盡區(qū)長(zhǎng)度，五ｃ為擊穿時(shí)的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度，由于ＧａＮ的擊穿??場(chǎng)強(qiáng)大于Ｓｉ擊穿場(chǎng)強(qiáng)的１０倍，所以在同樣的擊穿電壓下，ＧａＮ器件的耗盡區(qū)長(zhǎng)??度％可以小于Ｓｉ的１八０�；药柵c器件的導(dǎo)通電阻及〇ａ減正比，也就是說(shuō)ＧａＮ器件可??以在保證高的工作電壓的情況下縮短源漏電極之間的尺寸，降低器件的導(dǎo)通電阻，??提高器件的電流輸出能力。從而降低器件在開(kāi)態(tài)下的功耗，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率??（如圖１－３所示）。??９９．３％??１００??Ｖ－１??ＧａＮ?Ｉｎｖｅｒｔｅｒ????／??９９?－?ａ?＾?＊＊?＊?＊＊??９８?－?—?—??ｇ?９７?－??；?／?ＩＧＢＴ?Ｉｎｖｅｒｔｅｒ??Ｉ?９６?■?／??ｓ?９５?－－??９４?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?２５０Ｖ??Ｃａｒｒｉｅｒ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?４ｋＨｚ??９３?Ｄｅａｄ?ｔｉｍｅ?２ｕｓ??Ｑ２??ｉ?ｉ?ｉ?｜?｜?｜?｜???０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００?１６００??Ｏｕｔｐｕｔ?Ｐｏｗｅｒ?（＇Ｎ）??圖１－３?Ｓｉ基ＩＧＢＴ與ＧａＮ基的電力電子器件效率對(duì)比。??３、高電子飽和漂移速率：在半導(dǎo)體器件工作過(guò)程中

以在保證高的工作電壓的情況下縮短源漏電極之間的尺寸，降低器件的導(dǎo)通電阻，??提高器件的電流輸出能力。從而降低器件在開(kāi)態(tài)下的功耗，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率??（如圖１－３所示）。??９９．３％??１００??Ｖ－１??ＧａＮ?Ｉｎｖｅｒｔｅｒ????／??９９?－?ａ?＾?＊＊?＊?＊＊??９８?－?—?—??ｇ?９７?－??；?／?ＩＧＢＴ?Ｉｎｖｅｒｔｅｒ??Ｉ?９６?■?／??ｓ?９５?－－??９４?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?２５０Ｖ??Ｃａｒｒｉｅｒ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?４ｋＨｚ??９３?Ｄｅａｄ?ｔｉｍｅ?２ｕｓ??Ｑ２??ｉ?ｉ?ｉ?｜?｜?｜?｜???０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００?１６００??Ｏｕｔｐｕｔ?Ｐｏｗｅｒ?（＇Ｎ）??圖１－３?Ｓｉ基ＩＧＢＴ與ＧａＮ基的電力電子器件效率對(duì)比。??３、高電子飽和漂移速率：在半導(dǎo)體器件工作過(guò)程中，多數(shù)是利用電子作為??．?載流子實(shí)現(xiàn)電流的傳輸。高電子飽和漂移速率可以保證半導(dǎo)體器件工作在高場(chǎng)時(shí)??半導(dǎo)體材料仍然能保持高的遷移率，進(jìn)而有大的電流密度，這是器件獲得大的功??率輸出密度的關(guān)鍵所在，也是ＧａＮ區(qū)別于其他材料的最明顯優(yōu)勢(shì)所在。另外，高?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AlGaN表面坑狀缺陷及GaN緩沖層位錯(cuò)缺陷對(duì)AlGaN/GaN HEMT電流崩塌效應(yīng)的影響[J]. 席光義,任凡,郝智彪,汪萊,李洪濤,江洋,趙維,韓彥軍,羅毅.  物理學(xué)報(bào). 2008(11)



本文編號(hào)：3279321