HEMT器件的模拟研究

发布时间：2019-10-30 15:54

【摘要】：在现代科学技术中,集成电路(IC)产业的发展水平体现了一个国家科学技术的发达程度,是一个国家科技竞争力的重要反映。半导体器件是构成集成电路的基础,而作为研制半导体器件的一种重要且高效的手段,半导体器件的计算机模拟技术的地位显得更加重要。另外,基于第三代宽禁带半导体材料的新型器件的研究是目前的一个热点,尤其是HEMT器件,因其电子的迁移率高而受到广泛的关注和应用。在上面介绍的背景下,本论文首先介绍了半导体器件模拟的相关理论,然后论述了HEMT器件的工作原理,接着研究了第三代半导体材料的物理模型,最后构建了典型HEMT器件模型结构,并对该结构进行了仿真。这些工作总结起来可列述如下:1.简要的介绍了半导体材料及HEMT器件的发展情况,计算机模拟技术的相关概念,国内外TCAD软件的发展及研究现状。2.详细的介绍了半导体器件模拟理论中涉及的载流子输运方程、电流连续性方程和泊松方程以及它们的物理意义,同时通过这几个基本方程推导了作为器件模拟基础的经典的漂移扩散模型。3.重点介绍了GaN/AlGaN异质结构,以及该类异质结构中特有的自发极化和压电极化效应,给出了二维电子气的概念和产生机理,叙述了典型HEMT器件的工作原理。4.查阅相关文献以及技术资料,确定了GaN和AlGaN材料的能带模型,迁移率模型,复合率模型等基本物理模型或参数,并一一对其进行了总结。然后,通过C++语言编码实现了这些模型,并将它们添加进了Genius源码中。5.通过Genius软件模拟了基于GaN和AlGaN材料的同质PN结,异质PN结,得到了PN结的内建电势,IV曲线等,验证了添加的材料模型是否准确。介绍了如何在模拟时引入二维电子气,并模拟了完整的HEMT器件结构,得到了器件界面电荷和输出曲线等特性,将得到的结果与经典的半导体器件仿真软件Silvaco得到的结果作了全面的对比。
【图文】：

计必然是难度很大的。同时，传统的对于设计的芯片的验证去进行的，其流程如图 1-1 所示，其中器件的光刻板制备和繁琐的过程，而且所用到的实验设备都是异常昂贵的，整个人力财力的极大损耗。图 1-2 所示是通过器件模拟和工艺模程的流程图，这样将节省很大的设计成本。由此可知对与器，半导体器件的计算机模拟技术的重要作用是非常明显的。

3图 1-2 器件模拟得到电学参数过程上，半导体器件模拟的概念是肖克莱(Shockley)首先提出的在 1964 年首次对一维双极晶体管用数值方法进行了模拟，这拟从此迈向了计算机化。1969 年，D.P.Kennedy 和 R.R.O’Brie方法研究了 JFET。J.W.Slotboom 用二维数值方法对晶体管的
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN386

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;高电子迁移率晶体管(HEMT)[J];固体电子学研究与进展;1985年04期

2 苏世民;;高电子迁移率晶体管(HEMT)[J];半导体情报;1986年04期

3 金;;一种新颖的器件——高电子迁移率晶体管(HEMT)[J];半导体情报;1981年03期

4 王良臣;半导体量子器件物理讲座 第二讲 高电子迁移率晶体管(HEMT)[J];物理;2001年04期

5 王爱民;;微波通信用高电子迁移率晶体管(HEMT)[J];计算机与网络;1987年01期

6 杨学斌,吕善伟,苏东林,王良臣;基于HEMT的单片微波集成放大器设计[J];北京航空航天大学学报;2000年03期

7 袁明文;;毫米波HEMT的现状和分析[J];半导体情报;1993年01期

8 孙再吉;低噪声、功率HEMT器件新进展[J];固体电子学研究与进展;1992年03期

9 陈晖，，黄香馥，朱君范;毫米波HEMT器件的电路模型研究[J];红外与毫米波学报;1994年04期

10 陈裕权;;康柏开发太阳能电池和HEMT器件[J];半导体信息;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 张乾本;;HEMT及HEMT器件[A];1991年全国微波会议论文集（卷Ⅱ）[C];1991年

2 崔晓英;黄云;;HEMT器件2DEG沟道退化相关机理研究[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨丽媛;氮化镓基HEMT器件高场退化效应与热学问题研究[D];西安电子科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 谷宝路;HEMT器件的模拟研究[D];电子科技大学;2015年

2 邱城波;基于传递函数的片上变压器及HEMT器件建模[D];杭州电子科技大学;2013年

3 冷永清;S波段GaN基HEMT内匹配平衡功率放大器研究[D];湖南大学;2009年

本文编号：2553859