AlGaN/GaN HEMT耐压结构设计与特性仿真研究
发布时间：2021-02-10 10:56
以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料,近年来因其优良的特性（临界击穿电场高、电子饱和速率高、耐高温、抗辐照）成为研究热点,在大功率、高频等领域得到快速发展。III-V族氮化合物AlGaN/GaN高迁移率晶体管（High Mobility Electron Transistors,AlGaN/GaN HEMTs）异质结构（Heterojunction）因极化效应在不掺杂的情况下产生高浓度的高迁移率二维电子气（2-DEG）,形成导电沟道。尽管AlGaN/GaN HEMT器件发展迅速,但到目前为止,其击穿电压仍然远低于其理论值。针对这一问题,本文利用Sentaurus TCAD仿真软件建立相应模型,通过数值计算仿真,优化器件电场分布,降低栅极边缘的峰值电场,提高器件击穿电压。本论文对以下两个方面进行了研究:（1）单层栅金属场板（Gate connected Field Plate）。器件采用栅场板结构后可以改变沟道中的电场分布情况,降低第一峰值电压,产生第二电场峰值,使栅漏之间的电场分布更加均匀,提高器件的击穿电压,从105 V增大到了300 V。（2）阶梯AlGaN势垒层。根据沟道2DE...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 AlGaN/GaN材料体系
1.2.1 GaN材料简介
1.2.2 氮化物合金材料简介
1.3 GaN器件简介
1.3.1 制备工艺优化
1.3.2 AlGaN/GaN异质结材料优化
1.3.3 AlGaN/GaN器件结构优化
1.3.4 GaN器件应用领域
1.3.5 GaN器件研究现状
1.3.6 GaN产业发展动态
1.4 本文研究的主要内容
第二章 仿真平台Sentaurus简介及应用
2.1 Sentaurus软件简介
2.1.1 Sentaurus Workbench
2.1.2 Sentaurus Process
2.1.3 Sentaurus Structure Editor
2.1.4 Sentaurus Device
2.1.4.1 主要物理模型
2.1.4.2 SDE命令文件
2.1.4.3 仿真实验的准则
2.2 本章小结
第三章 HEMT器件特性分析
3.1 极化效应
3.1.1 族氮化物
3.1.2 氮化物合金材料的极化强度
3.2 二维电子气
3.3 HEMT器件工作原理
3.3.1 HEMT器件性能参数
3.3.2 HEMT器件击穿机制
3.4 本章小结
第四章 栅场板的仿真优化
4.1 器件经典结构
4.2 钝化层研究
4.3 栅场板的研究
4.3.1 栅场板长度优化
4.4 本章小结
第五章 阶梯AlGaN势垒层的AlGaN/GaN HEMTs器件设计与仿真
5.1 阶梯AlGaN势垒层的器件设计与仿真分析
5.1.1 新结构设计
5.1.2 阶梯高度的影响
5.1.3 阶梯长度的影响
5.1.4 场板技术对新结构的影响
5.2 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]阶梯AlGaN外延新型Al0.25Ga0.75N/GaNHEMTs击穿特性分析[J]. 段宝兴,杨银堂. 物理学报. 2014(05)
[2]家用电器低碳化技术——效率篇[J]. 黄逊青. 电器. 2012(06)
[3]中科院微电子所研制成功毫米波GaN功率器件[J]. 稀土信息. 2010(02)
[4]The mobility of two-dimensional electron gas in AlGaN/GaN heterostructures with varied Al content[J]. ZHANG JinFeng, HAO Yue, ZHANG JinCheng & NI JinYu Key Laboratory of the Ministry of Education for Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, School of Microelectronics, Xidian University, Xi’an 710071, China. Science in China（Series F:Information Sciences）. 2008(06)
[5]AlGaN/GaN场板结构高电子迁移率晶体管的场板尺寸优化分析[J]. 魏巍,郝跃,冯倩,张进城,张金凤. 物理学报. 2008(04)
[6]高击穿电压的AlGaN/GaN FP-HEMT研究与分析[J]. 郭亮良,冯倩,郝跃,杨燕. 物理学报. 2007(05)
硕士论文
[1]基于场板和背势垒技术的AlGaN/GaNHEMT耐压结构研究[D]. 郭涵.电子科技大学 2013
[2]AlGaN/GaN HEMT器件场板结构的特色设计[D]. 王乐.西安电子科技大学 2013
[3]GaN基HEMT器件按比例缩小规律的研究[D]. 徐超.西安电子科技大学 2010
[4]AlGaN/GaN场效应晶体管的TCAD研究[D]. 刘岩.山东大学 2009
本文编号：3027248
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 AlGaN/GaN材料体系
1.2.1 GaN材料简介
1.2.2 氮化物合金材料简介
1.3 GaN器件简介
1.3.1 制备工艺优化
1.3.2 AlGaN/GaN异质结材料优化
1.3.3 AlGaN/GaN器件结构优化
1.3.4 GaN器件应用领域
1.3.5 GaN器件研究现状
1.3.6 GaN产业发展动态
1.4 本文研究的主要内容
第二章 仿真平台Sentaurus简介及应用
2.1 Sentaurus软件简介
2.1.1 Sentaurus Workbench
2.1.2 Sentaurus Process
2.1.3 Sentaurus Structure Editor
2.1.4 Sentaurus Device
2.1.4.1 主要物理模型
2.1.4.2 SDE命令文件
2.1.4.3 仿真实验的准则
2.2 本章小结
第三章 HEMT器件特性分析
3.1 极化效应
3.1.1 族氮化物
3.1.2 氮化物合金材料的极化强度
3.2 二维电子气
3.3 HEMT器件工作原理
3.3.1 HEMT器件性能参数
3.3.2 HEMT器件击穿机制
3.4 本章小结
第四章 栅场板的仿真优化
4.1 器件经典结构
4.2 钝化层研究
4.3 栅场板的研究
4.3.1 栅场板长度优化
4.4 本章小结
第五章 阶梯AlGaN势垒层的AlGaN/GaN HEMTs器件设计与仿真
5.1 阶梯AlGaN势垒层的器件设计与仿真分析
5.1.1 新结构设计
5.1.2 阶梯高度的影响
5.1.3 阶梯长度的影响
5.1.4 场板技术对新结构的影响
5.2 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]阶梯AlGaN外延新型Al0.25Ga0.75N/GaNHEMTs击穿特性分析[J]. 段宝兴,杨银堂. 物理学报. 2014(05)
[2]家用电器低碳化技术——效率篇[J]. 黄逊青. 电器. 2012(06)
[3]中科院微电子所研制成功毫米波GaN功率器件[J]. 稀土信息. 2010(02)
[4]The mobility of two-dimensional electron gas in AlGaN/GaN heterostructures with varied Al content[J]. ZHANG JinFeng, HAO Yue, ZHANG JinCheng & NI JinYu Key Laboratory of the Ministry of Education for Wide Band-Gap Semiconductor Materials and Devices, School of Microelectronics, Xidian University, Xi’an 710071, China. Science in China（Series F:Information Sciences）. 2008(06)
[5]AlGaN/GaN场板结构高电子迁移率晶体管的场板尺寸优化分析[J]. 魏巍,郝跃,冯倩,张进城,张金凤. 物理学报. 2008(04)
[6]高击穿电压的AlGaN/GaN FP-HEMT研究与分析[J]. 郭亮良,冯倩,郝跃,杨燕. 物理学报. 2007(05)
硕士论文
[1]基于场板和背势垒技术的AlGaN/GaNHEMT耐压结构研究[D]. 郭涵.电子科技大学 2013
[2]AlGaN/GaN HEMT器件场板结构的特色设计[D]. 王乐.西安电子科技大学 2013
[3]GaN基HEMT器件按比例缩小规律的研究[D]. 徐超.西安电子科技大学 2010
[4]AlGaN/GaN场效应晶体管的TCAD研究[D]. 刘岩.山东大学 2009
本文编号：3027248
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3027248.html
