Ⅲ族氮化物高质量外延材料及其新型功率器件研究

发布时间：2021-01-09 20:59

　　以GaN为代表的Ⅲ族氮化物半导体材料已经开始广泛应用于发光器件和电子器件,这都得益于氮化物材料外延技术的进步和器件结构及其工艺的不断发展成熟。然而目前的氮化物半导体材料缺陷密度仍然非常高,严重影响器件的性能与可靠性,因此进一步提高氮化物半导体材料的质量仍然是国际上最重要的难题之一。为此,本文针对GaN、AlGaN、AlN等Ⅲ族氮化物半导体材料及其功率器件的缺陷抑制和性能提升开展了深入研究。主要研究内容包括:高质量GaN异质外延材料的制备、高质量AlGaN异质外延材料的制备、高质量AlN/GaN超晶格材料外延和特性研究、异质结构表面氧化处理工艺研究、高性能AlN/GaN增强型器件制备和性能分析、高性能AlGaN沟道HEMT器件研究以及AlGaN沟道HEMT器件的可靠性研究等。主要的研究工作和研究成果如下:1、研究了硅微纳球单层薄膜作为位错阻挡掩膜在氮化物材料异质外延中的应用方法,深入研究了氧化硅微纳球单层薄膜的制备方法以及各个工艺参数对薄膜质量的影响规律,创新性地引入了聚苯乙烯过渡层,显著改善了衬底的表面亲水性和微纳球单层的排布,获得了一套均匀覆盖性好的微纳球单层制备工艺。2、提出了一种... 

【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】：154 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

AlGaN/GaN异质结构示意图

由于 AlGaN 材料具有比 GaNaN 势垒层与 GaN 沟道之间总的极靠近沟道层的处会产生很高的 2D图 2. 1AlGaN/GaN 异质结构示意图质结 结构为代表的氮化物异质结构中[15,认为可以引起如逆压电效应以及器了提高氮化物功率器件的基本性能包括 InAlGaN 和 InAlN 势垒层，N 异质结构的示意图。

图 2. 3AlN/GaN 异质结构示意图 III 族氮化物中具有最大的禁带宽高的 2DEG 面密度。并且 AlN/Ga米波功率器件和电力电子器件方aN 异质结构的示意图。由于在 Alx格失配，所以 AlN 势垒层的临界子迁移能力较差，AlN/GaN 异质结见的问题有 2DEG 面密度比理论值退化等问题。因此，实际外延过程，例如 GaN 帽层和 SiNx帽层。/AlGaN 异质结


本文编号：2967389