氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、擊穿場強(qiáng)高等諸多優(yōu)點(diǎn),因此,GaN基高電子遷移率晶體管(HEMT)在功率轉(zhuǎn)換和微波射頻領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。其中,基于四元合金AlInGaN勢壘層的HEMT兼具低導(dǎo)通電阻、弱短溝道效應(yīng)等特色,故在高壓、高頻領(lǐng)域均有應(yīng)用價值。本論文圍繞AlInGaN/GaN HEMT的材料外延生長、器件工藝制備、柵極漏電物理機(jī)制等關(guān)鍵問題開展了較為深入的研究。主要工作內(nèi)容包括:1.系統(tǒng)研究了 AlInGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)的MOCVD外延生長,包括Si基GaN高質(zhì)量外延生長以及基于四元合金勢壘層的異質(zhì)結(jié)生長。通過XRD、TEM、Hall等測試表征手段,分別研究了 AlInGaN勢壘層的生長溫度、速率、壓力以及Ga組分對勢壘層表面形貌、二維電子氣(2-Dimensional electron gas,2DEG)特性等的影響。研究發(fā)現(xiàn):隨著勢壘層生長溫度的升高,In組分隨之減低,AlInGaN/GaN異質(zhì)結(jié)表面缺陷密度顯著下降;隨著生長速率的增大,In組分隨之升高,表面小孔增多;隨著Ga組分的增加,2DEG濃度隨之減小。綜合上述結(jié)果,在較高溫度、較低速率、中等G...

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１功率電子器件的應(yīng)用以及全球能量結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換損耗［１］??

就是減少轉(zhuǎn)換損耗。目前太陽能和風(fēng)能等這些可再生能源己經(jīng)開始被有效地開發(fā)??利用，但是由２０１１年Ｔｒａｎｓｐｈｏｒｍ出具的全球能源及損耗的統(tǒng)計可以看出［１］（如??圖１．１所示），電能轉(zhuǎn)換中的能量損失是全球風(fēng)能和太陽能總和的７倍，高效的電??力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成為了節(jié)能減排的首要需求。?....

圖１．２半導(dǎo)體功率器件的應(yīng)用范圍和發(fā)展歷程［３］??

就是減少轉(zhuǎn)換損耗。目前太陽能和風(fēng)能等這些可再生能源己經(jīng)開始被有效地開發(fā)??利用，但是由２０１１年Ｔｒａｎｓｐｈｏｒｍ出具的全球能源及損耗的統(tǒng)計可以看出［１］（如??圖１．１所示），電能轉(zhuǎn)換中的能量損失是全球風(fēng)能和太陽能總和的７倍，高效的電??力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成為了節(jié)能減排的首要需求。?....

圖1.3擊穿電壓與導(dǎo)通電阻的關(guān)系nn以及Si基功率器件和GaN基功率器件的尺寸對比

１．２?ＧａＮ基ＨＥＭＴ的工作原理??ＧａＮ材料在電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的主要器件是（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ／ＧａＮＨＥＭＴ［１５］。本??節(jié)簡要介紹ＧａＮ材料的結(jié)構(gòu)特征以及ＧａＮ基ＨＥＭＴ中二維電子氣（２ＤＥＧ）的產(chǎn)??生原理［１６］。??纖鋅礦型三族氮化物材料（主要指ＧａＮ、Ａ１Ｎ和....

圖1.4GaN的晶體結(jié)構(gòu)(a)Ga面GaN結(jié)構(gòu):(b)N面GaN結(jié)構(gòu)[9]

?第１章緒論???的產(chǎn)生。如圖１．５（ａ）所示，由于晶體對稱性，得到的內(nèi)部極化矢量？１?＋?？２＋？３?＋卩４??在獨(dú)立四面體結(jié)構(gòu)中為零。然而，當(dāng)晶體由于晶格失配而變形時，如１．５（ｂ）所示，??以施加拉伸應(yīng)力為例，角度０變寬。因此，內(nèi)部電場變得不平衡，出現(xiàn)壓電場ＰＰＥ??出現(xiàn)為....

本文編號：4048376