GaN作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表,由于其禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)高、導(dǎo)熱率高等優(yōu)勢(shì),使其在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。一方面,GaN-on-Si的發(fā)展使得GaN器件的成本顯著下降,這對(duì)于GaN材料的應(yīng)用和發(fā)展是具有里程碑意義的。另一方面,由于GaN HEMT器件屬于平面器件,與現(xiàn)有的Si基半導(dǎo)體制造工藝兼容性較強(qiáng),這使其更容易與其他半導(dǎo)體器件集成。正因如此,對(duì)于GaN器件的研究也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而GaN器件發(fā)展30幾年來(lái),對(duì)于橫向AlGaN/GaN HEMT器件的研究相對(duì)比較成熟,因此橫向器件的缺點(diǎn)也越來(lái)越被大家熟知。1)傳統(tǒng)橫向GaN HEMT器件會(huì)導(dǎo)致電流崩塌等一系列穩(wěn)定性問(wèn)題。2)橫向GaN HEMT器件由于溝道電場(chǎng)分布集中而導(dǎo)致?lián)舸┈F(xiàn)象。針對(duì)橫向器件存在的缺陷,本論文從縱向JFET器件的角度出發(fā)分別研究了具有逆導(dǎo)特性的GaN VJFET器件和GaN VJFET器件的耐壓機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.提出一種集成了反向恢復(fù)肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）的增強(qiáng)型縱向GaN JFET功率器件新結(jié)構(gòu)。通過(guò)嵌入反向恢復(fù)二極管,利用正向?qū)ㄅc反向續(xù)流路徑相分離的方法,實(shí)現(xiàn)了GaN縱... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985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】：

GaN功率器件與Si/SiC性能對(duì)比[7]

第一章緒論5型柵技術(shù)開(kāi)始被廣泛的研究。最早關(guān)于P型柵技術(shù)的研究是2000年南加州大學(xué)的X.Hu等人[15]，他們通過(guò)在AlGaN勢(shì)壘層上方選擇性生長(zhǎng)P-GaN的方法實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型器件，如圖1-3所示。在零柵偏壓的情況下，由于PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)的作用，柵下2DEG溝道被PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)耗盡，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型。在此基礎(chǔ)之上，2007年日本松下公司的YasuhiroUemoto等人[16]在AlGaN勢(shì)壘層上選擇性刻蝕P-AlGaN實(shí)現(xiàn)了GateInjectionTransistor(GIT)增強(qiáng)型器件。該器件利用來(lái)自P-AlGaN的空穴注入到AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制作用，增大溝道2DEG的濃度，從而增大漏極電流，所制備的器件閾值電壓達(dá)到+1.0V。采用P型柵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型由于不需要對(duì)AlGaN勢(shì)壘層進(jìn)行刻蝕，因此制備的器件均勻性較好，目前該方法被工業(yè)界廣泛采用。另外，2005年香港科技大學(xué)的Kevin等人[17]通過(guò)F離子注入到柵下從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型,如圖1-4所示。所報(bào)道的工作中器件的閾值電壓為+0.9V，器件的跨導(dǎo)和最大漏極電流分別為148mS/mm和310mA/mm。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)型但由于F離子在高溫和高電場(chǎng)應(yīng)力下的不穩(wěn)定性，因此器件的可靠性仍需要進(jìn)一步研究。除了上述方法外，為了獲得增強(qiáng)型的效果，還可以通過(guò)將低壓SiMOSFET和高壓GaN耗盡型HEMT并聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)Cascode結(jié)構(gòu)[18]，如圖1-5所示。這樣做一方面實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型操作另一方面可以利用現(xiàn)有的Si基驅(qū)動(dòng)電路對(duì)器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)目前被Transform公司所采用。圖1-2凹槽柵MIS結(jié)構(gòu)GaNHEMT[14]圖1-3P型柵結(jié)構(gòu)GaN增強(qiáng)型器件[15]圖1-4F離子增強(qiáng)型GaN器件圖1-5Cascode結(jié)構(gòu)GaN增強(qiáng)型器件[18]功率器件的另一項(xiàng)重要指標(biāo)就是器件的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻，通常用Baliga

第一章緒論5型柵技術(shù)開(kāi)始被廣泛的研究。最早關(guān)于P型柵技術(shù)的研究是2000年南加州大學(xué)的X.Hu等人[15]，他們通過(guò)在AlGaN勢(shì)壘層上方選擇性生長(zhǎng)P-GaN的方法實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型器件，如圖1-3所示。在零柵偏壓的情況下，由于PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)的作用，柵下2DEG溝道被PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)耗盡，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型。在此基礎(chǔ)之上，2007年日本松下公司的YasuhiroUemoto等人[16]在AlGaN勢(shì)壘層上選擇性刻蝕P-AlGaN實(shí)現(xiàn)了GateInjectionTransistor(GIT)增強(qiáng)型器件。該器件利用來(lái)自P-AlGaN的空穴注入到AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制作用，增大溝道2DEG的濃度，從而增大漏極電流，所制備的器件閾值電壓達(dá)到+1.0V。采用P型柵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型由于不需要對(duì)AlGaN勢(shì)壘層進(jìn)行刻蝕，因此制備的器件均勻性較好，目前該方法被工業(yè)界廣泛采用。另外，2005年香港科技大學(xué)的Kevin等人[17]通過(guò)F離子注入到柵下從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型,如圖1-4所示。所報(bào)道的工作中器件的閾值電壓為+0.9V，器件的跨導(dǎo)和最大漏極電流分別為148mS/mm和310mA/mm。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)型但由于F離子在高溫和高電場(chǎng)應(yīng)力下的不穩(wěn)定性，因此器件的可靠性仍需要進(jìn)一步研究。除了上述方法外，為了獲得增強(qiáng)型的效果，還可以通過(guò)將低壓SiMOSFET和高壓GaN耗盡型HEMT并聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)Cascode結(jié)構(gòu)[18]，如圖1-5所示。這樣做一方面實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型操作另一方面可以利用現(xiàn)有的Si基驅(qū)動(dòng)電路對(duì)器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)目前被Transform公司所采用。圖1-2凹槽柵MIS結(jié)構(gòu)GaNHEMT[14]圖1-3P型柵結(jié)構(gòu)GaN增強(qiáng)型器件[15]圖1-4F離子增強(qiáng)型GaN器件圖1-5Cascode結(jié)構(gòu)GaN增強(qiáng)型器件[18]功率器件的另一項(xiàng)重要指標(biāo)就是器件的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻，通常用Baliga

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]具有逆向?qū)芰Φ腉aN功率開(kāi)關(guān)器件[J]. 魏進(jìn),姚堯,張波,劉揚(yáng).  電力電子技術(shù). 2012(12)



本文編號(hào)：3520337