氮化鎵(GaN)功率器件作為第三代半導(dǎo)體器件,具有較高的擊穿強(qiáng)度、較低的導(dǎo)通電阻以及較快的開關(guān)速度,是下一代大功率及高頻功率電力電子系統(tǒng)的首選器件。然而,對(duì)于新興的垂直型GaN功率器件,器件在主結(jié)邊緣形成的柱面結(jié)將會(huì)造成內(nèi)部電場(chǎng)的聚集現(xiàn)象,并最終導(dǎo)致器件還未承受到理想平行平面結(jié)的耐壓就過早地被擊穿。雖然在垂直型碳化硅(SiC)和硅(Si)器件中,已證明了多種終端技術(shù)可減輕器件邊緣處的電場(chǎng)強(qiáng)度,但是由于在GaN材料中實(shí)現(xiàn)選擇性P型摻雜區(qū)域較為困難,因此將在Si和SiC高壓器件中常用的基于結(jié)的終端結(jié)構(gòu)用于垂直型GaN器件頗具挑戰(zhàn)性。目前,國(guó)內(nèi)外的研究者門已經(jīng)開發(fā)出一些新的終端技術(shù)來緩解垂直型GaN功率器件的過早擊穿現(xiàn)象,其主要包括:(1)通過高劑量(¹0¹⁶ cm^-2)的離子注入來形成具有深能級(jí)陷阱的終端區(qū)域;(2)結(jié)合斜角終端技術(shù),并精確控制器件P型區(qū)域和N型漂移層的摻雜濃度處在較為接近(¹0¹⁷ cm^-3)的水平;(3)通過表面氮處理終端技術(shù)提高主結(jié)邊緣的...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1Si、SiC、GaN器件在器件耐壓與導(dǎo)通電阻之間權(quán)衡的極限基于非本征襯底制造的平面型GaN功率器件中最具代表性的器件便是基于Si襯底的

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論2除此之外，III族氮化物之間還可能夠形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)（例如AlGaN/GaN、InAlN/GaN等）。由于氮化物材料特有的自發(fā)和壓電極化效應(yīng)，使得在異質(zhì)結(jié)的界面位置會(huì)形成一層具有高電子濃度（~1013cm-2）以及高電子飽和速率（1.5×107cm/....

圖1.2(a)基于Si襯底的平面型GaNHEMT器件；(b)基于GaN襯底的垂直型GaN器件GaNHEMT

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3底降低材料成本之外，在6英寸和8英寸Si生產(chǎn)線中制造GaN功率器件芯片還可以降低制造成本[12]。由于異質(zhì)外延生長(zhǎng)過程中往往需要面對(duì)熱膨脹系數(shù)失配以及晶格失配的問題，因此在制造HEMT器件的時(shí)候會(huì)先在Si襯底上生長(zhǎng)一層AlN成核層，同時(shí)該層還起到防....

圖1.3GaN功率器件在電源市場(chǎng)未來的發(fā)展趨勢(shì)[41]

PO公司在2019年為其發(fā)布的旗艦手機(jī)RenoAce所配備的采用了GaNHEMT器件的65W超級(jí)閃充充電器[11]。這是GaN功率器件首次大批量進(jìn)入智能手機(jī)市場(chǎng)，這很可能會(huì)改變GaN功率器件的商業(yè)應(yīng)用前景。同時(shí)近些年隨著高質(zhì)量商業(yè)化GaN本征襯底的出現(xiàn)，也推動(dòng)了垂直型GaN功率器....

圖1.4(a)肖特基二極管發(fā)生提前擊穿的位置，(b)PiN二極管發(fā)生提前擊穿的位置

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7的高壓，便出現(xiàn)了器件的擊穿現(xiàn)象，而此時(shí)的電壓就被稱為器件的反向耐壓。在理想的情況下，器件內(nèi)部的電場(chǎng)均勻分布處的電場(chǎng)強(qiáng)度視作相等，于是當(dāng)器件發(fā)生擊穿現(xiàn)象的時(shí)候，器件內(nèi)部達(dá)到半導(dǎo)體材料臨界擊穿電場(chǎng)的位置應(yīng)該是一整個(gè)平面而非上述實(shí)際情況中某一個(gè)局部位置。....

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