高截止频率GaN基肖特基二极管结构研究

发布时间：2021-02-22 23:38

　　大功率的肖特基器件广泛的应用于各种开关器件中,而现在商业中广泛应用的还是硅基器件,但是硅基的功率器件在高频和大功率传输上的表现很差,难以满足日益需求的市场需求。GaAs为代表的第二代半导体在高频上有着良好的特性,但是由于耐受电压比较低,导致在传输功率太低。第三代半导体GaN在功率传输上有着很好的特性,在高频功率器件上有着很好的应用发展。但是GaN的迁移率明显要低于GaAs,导致GaN基的肖特基器件有着很大的串联电阻,而使器件的截止频率很难提高。使用AlGaN/GaN异质结产生的二维电子气作为导电层可以很好的解决串联电阻的问题。通过将原有的单一Al组分的AlGaN层设计成多层不同Al组分的AlGaN层的渐变叠加。这种方法可以很好的降低器件的串联电阻效应,提高肖特基器件的工作频率,使可以器件工作在更高工作频率,甚至器件可以工作在太赫兹频率的工作环境下。本文在研究内容上分为三个部分,首先是设计平面结构和垂直结构的单层异质结的肖特基器件,计算肖特基器件的串联电阻、零偏压下结电容和器件的截止频率。通过修改器件的阳极长度这一个参数来得到截止频率最大的阳极尺寸。其次是设计多层异质结肖特基器件,在平面... 

【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】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

反型异质结能带图

8镓中镓面和氮面的晶体结构：图2.2 氮化镓中镓面和氮面的晶体结构AlGaN 和 AlGaN 产生的异质结会产生两种极化现象，一种是材料的自发极化效应，另一种是压电极化效应。由于纤锌矿晶格结构的氮化镓是对称轴唯一的为中心对称结构，在晶胞内部等效正电荷的中心位置位置和等效负电荷的中心位置不重合，一对有间距的正负电荷产生会形成一个电偶极子，形成自发极化现象，这样一层又一层氮面和镓面的叠加，也是一层又一层电偶极子的叠加。从氮化镓材料整体角度来看，当氮化镓表面为镓面时候，自发极化效应的方向为从镓面到氮化镓材料的内部。而当氮化镓材料收到外力挤压时候，晶格会发生变形，晶胞内正负电荷位置发生改变，正负电荷的不重合产生偶极矩

图2.3 AlGaN 中镓面和氮面的晶体结构定义二维电子气（2DEG）为在三维空间里面可以在两个维度上进行无限制移动是在另一个维度上移动受到限定的电子聚集态形成的层级。二维电子气（2DE器件的有十分重要的作用，尤其在器件的电学特性上。而二维电子气的形成与异材料与极化作用有决定性的影响。在 AlGaAS/GaAs 异质结器件里，2DEG 的来源主要由施主杂质的电离形成的是在 AlGaN/GaN 形成的异质结里，极化作用使非故意掺杂的 AlGaN/GaN 异质可以有浓度很大的 2DEG。图 2.4 为 AlGaN/GaN 形成异质结的能带结构图及 2D布：


本文编号：3046715