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增强型槽栅MIS结构AlGaN/GaN HEMT特性研究

发布时间:2020-12-24 19:47
  自上个世纪九十年代以来,AlGaN/GaN HEMT凭借着其优异的特性发展迅猛,与传统的Si器件相比,GaN HEMT可以工作在更高的频率和温度下,并且具有更高的击穿电压和低的导通损耗,然而常规的AlGaN/GaN HEMT一般为耗尽型器件,应用这种耗尽型器件时,需要额外的负栅压才能使器件关断,毫无疑问这会大大增加系统的功率损耗,在零偏时,器件中仍然会有电流通过,对电路的可靠性和安全问题有很大的影响,另外为了防止噪声引起的误操作,功率开关器件一般要求阈值电压在35V。由于GaN基的槽栅MIS-HEMT可以实现阈值电压高于3V的正常开关操作,因此GaN基的槽栅MIS-HEMT的研究是非常有意义的,本文主要通过仿真和实验对增强型的槽栅MIS-HEMT进行研究,主要内容如下:(1)通过Silvaco TCAD仿真软件,首先从常规HEMT和槽栅HEMT开始仿真,改变结构参数,实现不同槽深的槽栅HEMT的特性仿真,并与常规HEMT对比,随着槽深的增加,器件的导带底逐渐提高到费米能级以上,异质结界面处电子浓度减小,阈值电压正移,跨导逐渐增大。接着,在槽栅HEMT的基础上增加A... 

【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】:83 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

增强型槽栅MIS结构AlGaN/GaN HEMT特性研究


几种材料器件导通电阻和击穿电压的理论极限[5]

结构图,槽栅,结构图,淀积


栅源和栅漏之间仍然存在 2DEG,维持了低的导通电阻,饱和电流为200mA/mm,栅漏间距 6.5μm,在栅压为零时,关态击穿电压达到 400V。图1.2 槽栅 GaN MIS-HEMT 的结构图2010 年,Im K S 等人[20]将 25nm AlGaN 势垒层完全刻透,淀积 30nmAl2O3介质层之后,2DEG 浓度下降到了淀积前的 1/3,该器件的 2DEG 浓度高达 1014,是因为AlGaN 表面类施主表面态对 2DEG 浓度有很大的贡献,淀积 Al2O3能够钝化 AlGaN表面,改善表面态,使 2DEG 浓度下降

转移曲线,肖特基,槽栅


MOS-HEMT 的阈值电压相比常规 HEMT 有所正移,Anderson等人将其解释为氧化层界面存在的负电荷引起的。图1.3 肖特基 HEMT,ZrO2MOS-HEMT 和槽栅 ZrO2MOS-HEMT 的转移曲线在栅和势垒层间加入绝缘层,形成的 MIS 结构,这种结构克服了肖特基接触反向泄漏电流大、易击穿的问题,能够进一步改善器件的热稳定性。在引入栅介质层后,加大了栅与沟道间的距离,减小了栅的泄漏电流,增加了栅压的摆幅。这样可以增加功率,允许更高的频率和高温的应用。但是由于栅介质较厚,器件的跨导减小,并且氧化层和半导体界面的稳定性还有待研究。1.4 本论文研究内容与安排本论文的目的是对增强型的槽栅 MIS-HEMT 的特性进行研究,整个论文分为五个章节。第一章为绪论部分

【参考文献】:
期刊论文
[1]Ni/AlGaN/GaN结构中肖特基势垒温度特性[J]. 张小玲,谢雪松,吕长志,李志国.  北京工业大学学报. 2008(04)

硕士论文
[1]增强型GaN Trench-Gate MIS-HFET阈值电压调控技术[D]. 杨溢.电子科技大学 2018



本文编号:2936210

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