與傳統(tǒng)窄禁帶半導(dǎo)體硅(Si)相比,寬禁帶氮化鎵(GaN)材料具有優(yōu)良的物理特性,如強擊穿電場、高電子遷移率、高電子飽和速度和高熱導(dǎo)率等,非常適合制備在高壓、高頻和高溫下工作的電子器件,如基于AlGaN/GaN或InAlN/GaN異質(zhì)結(jié)工作的高電子遷移率晶體管(HEMTs)。傳統(tǒng)AlGaN/GaN HEMTs的勢壘層有較強的(逆)壓電效應(yīng),在長時間工作條件下易引發(fā)器件性能退化,采用晶格匹配的In0.17Al0.83N/GaN HEMTs可有效避免此情況發(fā)生。然而,一些電學(xué)與熱學(xué)可靠性問題仍然制約著器件性能的進(jìn)一步提升和商業(yè)化應(yīng)用。因此,研究關(guān)鍵可靠性問題可直接推動氮化物電子器件的發(fā)展,是非常必要的。鑒于此,本文深入研究了 In0.17Al0.83N/GaN HEMTs的重要電學(xué)與熱學(xué)可靠性問題,主要包括長時間高場應(yīng)力退化、高溫環(huán)境退化、電流過早擊穿行為以及溝道溫度測試等。具體內(nèi)容如下:1.研究了 In0.17Al0.83N/GaN HEMTs的高場與高溫退化問題。長時間恒定高場應(yīng)力測試中,觀察到輸出電流下降、導(dǎo)通電阻增大、閾值電壓正漂和跨導(dǎo)數(shù)值減小等電學(xué)特性參數(shù)退化的現(xiàn)象,這歸因于器件的...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 GaN基HEMTs的研究背景
        1.1.1 材料特性
        1.1.2 器件特性與應(yīng)用
        1.1.3 GaN基HEMTs的發(fā)展歷程
    1.2 GaN基HEMTs的高場與高溫可靠性研究進(jìn)展
        1.2.1 GaN基HEMTs的高場可靠性研究進(jìn)展
        1.2.2 GaN基HEMTs的高溫可靠性研究進(jìn)展
    1.3 論文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
第二章 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的工作原理與制備工藝
    2.1 In_xAl_1-xN/GaN異質(zhì)結(jié)
        2.1.1 極化效應(yīng)
        2.1.2 二維電子氣
    2.2 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的工作原理
        2.2.1 器件結(jié)構(gòu)與工作原理
        2.2.2 主要電學(xué)參數(shù)
    2.3 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的制備工藝與流程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的高場與高溫可靠性研究
    3.1 測試系統(tǒng)介紹與實驗流程
    3.2 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的高場應(yīng)力退化研究
        3.2.1 開態(tài)高場應(yīng)力下器件的退化
        3.2.2 關(guān)態(tài)高場應(yīng)力下器件的退化
    3.3 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的高溫可靠性研究
        3.3.1 高溫對輸出特性影響
        3.3.2 高溫對轉(zhuǎn)移特性影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的柵極電流擊穿行為研究
    4.1 表征技術(shù)
        4.1.1 陰極射線發(fā)光
        4.1.2 微光顯微鏡
        4.1.3 光束誘導(dǎo)電阻變化
    4.2 柵極電流擊穿行為研究
        4.2.1 柵極步進(jìn)應(yīng)力測試
        4.2.2 電場分布模擬
        4.2.3 柵極電流擊穿機制
    4.3 本章小結(jié)
第五章 In_0.17Al_0.83N/GaN HEMTs的溝道溫度測量
    5.1 直流電學(xué)法
        5.1.1 直流電學(xué)法一
        5.1.2 直流電學(xué)法二
    5.2 微區(qū)拉曼法
    5.3 微光電學(xué)法
    5.4 不同方法結(jié)果對比
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄: 作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3804082