AlGaN/GaN/AlGaN双异质结HEMT器件及特性研究

发布时间：2020-12-09 01:07

　　由于GaN基材料的宽禁带、高饱和电子漂移速度和高击穿场强等优良特性,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管得到了广泛关注和迅猛的发展。近些年来,器件的性能也伴随着材料质量和器件工艺稳定性的进步而提升,特别是在高频和大功率特性方面取得巨大进步。同时,为了追求更高的器件性能指标,满足日益发展的通讯领域的要求,人们开始研究GaN基双异质结构。双异质结构通过提高二维电子气的限域性来改善器件特性,可以有效缓解电流崩塌效应,提高击穿特性,改善器件的可靠性等。论文从器件仿真、材料表征和器件制备和测试方面进行研究,主要工作内容如下:（1）进行了双异质结和缓变铝组分势垒层结构的器件仿真研究。结果显示采用AlGaN缓冲层可以提高载流子的限域性,且随A1组分的增加而增强,但同时会降低载流子浓度,最终确定Al组分为0.05;缓变铝组分势垒层结构可以增强电流密度,同时均匀电场强度分布,提高器件的击穿电压。（2）对AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料进行表面形貌和电学特性的表征。使用AFM测试得到材料的表面粗糙度RMS为0.464nm;XRD结果显示样品（002）面和（102）面上的半高宽分别为227arse... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＩＩＩ族氮化物能带关系示意图??ＡＧａＮ／ＧａＮ讨论，常温下，ＡｌｘＧａｉ－ｘＮ的禁??

给出了氮化物半导体材料的压电系数（ｅ３］和ｅ３３）、弛豫系数（Ｃ３荷（Ｐ〇）１５Ｇ］，相关三元ＩＩＩ－ＶＩ族化合物的自发和压电极化强度都据计算所得。??表２．１氮化物半导体的压电常数和自发极化电荷??ＡＩＮ?ＧａＮ?ＩｎＫ??ｅ３３［Ｃ／ｍ２］?１．４６?０．７３?０．９７??ｅ３ｉ［Ｃ／ｍ２］?－０．６０?－０．４９?－０．５７??［ｅ３ｉ－［ｃ３ｉ／ｃ３３］ｅｓ３］?－０．８６?－０．６８?－０．９０??ＰｏｌＣ／ｍ２］?－０．０８１?－０．０２９?－０．０３２??／ＧａＮ异质结界面处主要是受到极化作用的影响从而会产生中存在的铝组分与极化电场有一定的关联，从而通过铝组分。三元氮化物的极化大小的数值可以通过二元氮化物线性插

?ＧａＮ?ｓｕｂ??图２．３?ＡｌＧａＮ／ＧａＮ异质结能带图??表２．１给出了氮化物半导体材料的压电系数（ｅ３］和ｅ３３）、弛豫系数（Ｃ３ｉ和ｃ３３）以及??自发极化电荷（Ｐ〇）１５Ｇ］，相关三元ＩＩＩ－ＶＩ族化合物的自发和压电极化强度都是由表２．１所??给的相关数据计算所得。??表２．１氮化物半导体的压电常数和自发极化电荷??ＡＩＮ?ＧａＮ?ＩｎＫ??ｅ３３［Ｃ／ｍ２］?１．４６?０．７３?０．９７??ｅ３ｉ［Ｃ／ｍ２］?－０．６０?－０．４９?－０．５７??［ｅ３ｉ－［ｃ３ｉ／ｃ３３］ｅｓ３］?－０．８６?－０．６８?－０．９０??ＰｏｌＣ／ｍ２］?－０．０８１?－０．０２９?－０．０３２??ＡｌＧａＮ／ＧａＮ异质结界面处主要是受到极化作用的影响从而会产生大量的２ＤＥＧ，??同时，材料中存在的铝组分与极化电场有一定的关联，从而通过铝组分的改变也会影??响极化电场。三元氮化物的极化大小的数值可以通过二元氮化物线性插值得到，由此，??我们可以对ＧａＮ材料和Ａ１Ｎ材料采取线性插值得到我们想要求得的Ａ１ＸＧ％ＸＮ层的??自发极化强度，相关公式如下（２－４）所示：??Ｐｓｐ?（ｘ）?＝?（－０．０５２ｘ?－?０．０２９）?Ｃ?／?ｍ２?（２－４）??压电极化强度可用如下公式（２－５）表示：??４“＞〇?＝?２小）ａ（，?ｅ３１（ｘ）－ｅ３３（ｘ）＾ｆｃ｜?（２－５）??ａｏ?Ｌ?Ｃｓ３（ｘ）＿??１２??


本文编号：2905990