宽带隙半导体载流子输运的若干问题研究
发布时间：2021-03-07 21:21
近年来,Ⅲ族氮化物核心电子器件高电子迁移率晶体管（HEMT）出现了材料结构进一步合金化的趋势,高压器件采用AlGaN沟道提高击穿电压,高频功率器件采用四元合金势垒层提升器件Ku波段以上功率性能。在强电场应用下,氮化物的热声子效应（HPE）显著影响热载流子的能量和动量弛豫。与氮化物异质结中二维电子气（2DEG）相似,超宽禁带氢终端金刚石表面具有二维空穴气（2DHG）形成的薄层电导。这些结构、现象和相关技术的研究普遍存在一个问题,即相应的载流子输运问题还缺乏系统研究。针对上述问题,本文开展了AlInGaN/（Al）GaN异质结构中2DEG和氢终端金刚石结构中2DHG的二维输运特性研究,并探索了高场下热声子效应对氮化物中能量弛豫和动量弛豫时间的影响。主要研究成果如下:1.通过计算揭示了四元AlInGaN/GaN异质结中AlInGaN势垒层的合金无序（ADO）散射限制的2DEG迁移率随Al（In,Ga）N合金组分的连续变化规律,发现迁移率的变化主要由合金散射势决定,同时也受到2DEG浓度和2DEG渗入几率的影响;证明了四元AlInGaN材料作为势垒层在高电导氮化物HEMT结构应用的潜力。2.首...
【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】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
00K下，III族氮化物半导体材料的禁带宽度Eg与a轴晶格常数的关系，其中AlGaN、InGaN和InAlN中禁带宽度的弯曲系数分别为1eV，2.5eV和3.4eV[6]
应室抽至真空，同时打开微波发生器产生微波，微波经波导管进入反应室，将通入的反应气体激发产生等离子体，最终实现金刚石膜在衬底上的沉积。图1.2 微波等离子体法淀积金刚石膜装置的示意图[32]1.1.5 金刚石在场效应晶体管中的应用由于金刚石材料出色的电学性质，如宽带隙、高击穿电压、大载流子饱和速度和室温最高的热导率，因此可以期待其在高频、大功率电子器件领域的出色表现。随着材料制备工艺的不断成熟和完善，特别是在二十世纪八十年代，CVD 法制备金刚石薄膜技术和金刚石 p 型掺杂技术的巨大突破，更促进了金刚石基器件及其相关机理的广泛深入研究。
图1.3 H-终端金刚石表面沟道 FET 结构示意图终端金刚石表面导电沟道制备的器件虽然工艺简单，但这此需要淀积栅氧化层来进行有效保护。通常，栅氧化层的刚石 FET 实现高性能和良好可靠性的关键技术[45]。栅氧
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于金刚石的GaN基微波功率器件研究进展[J]. 李金平,王琨. 西安邮电大学学报. 2016(03)
[2]Al组分对MOCVD制备的AlxGa1-xN/AlN/GaNHEMT电学和结构性质的影响[J]. 陈翔,邢艳辉,韩军,霍文娟,钟林健,崔明,范亚明,朱建军,张宝顺. 发光学报. 2013(12)
[3]单晶金刚石制备研究进展[J]. 周祥,汪建华,熊礼威,李伟. 硬质合金. 2012(03)
[4]晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料二维电子气输运特性研究[J]. 王平亚,张金风,薛军帅,周勇波,张进成,郝跃. 物理学报. 2011(11)
[5]蓝宝石上高电子迁移率AlGaN/GaN材料的研究[J]. 袁凤坡,梁栋,尹甲运,许敏,刘波,冯志宏. 半导体技术. 2007(06)
[6]金刚石薄膜的导热性质研究[J]. 顾毓沁,余立新,朱德忠. 中国科学E辑:技术科学. 1996(02)
博士论文
[1]CVD金刚石单晶生长及金刚石晶体管的研究[D]. 成绍恒.吉林大学 2012
[2]MPCVD法制备光学级多晶金刚石膜及同质外延金刚石单晶[D]. 李博.吉林大学 2008
硕士论文
[1]Al（In,Ga）N/（In）GaN/GaN异质结材料电学性能的研究[D]. 万伟.西安电子科技大学 2013
本文编号：3069823
【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】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
00K下，III族氮化物半导体材料的禁带宽度Eg与a轴晶格常数的关系，其中AlGaN、InGaN和InAlN中禁带宽度的弯曲系数分别为1eV，2.5eV和3.4eV[6]
应室抽至真空，同时打开微波发生器产生微波，微波经波导管进入反应室，将通入的反应气体激发产生等离子体，最终实现金刚石膜在衬底上的沉积。图1.2 微波等离子体法淀积金刚石膜装置的示意图[32]1.1.5 金刚石在场效应晶体管中的应用由于金刚石材料出色的电学性质，如宽带隙、高击穿电压、大载流子饱和速度和室温最高的热导率，因此可以期待其在高频、大功率电子器件领域的出色表现。随着材料制备工艺的不断成熟和完善，特别是在二十世纪八十年代，CVD 法制备金刚石薄膜技术和金刚石 p 型掺杂技术的巨大突破，更促进了金刚石基器件及其相关机理的广泛深入研究。
图1.3 H-终端金刚石表面沟道 FET 结构示意图终端金刚石表面导电沟道制备的器件虽然工艺简单，但这此需要淀积栅氧化层来进行有效保护。通常，栅氧化层的刚石 FET 实现高性能和良好可靠性的关键技术[45]。栅氧
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于金刚石的GaN基微波功率器件研究进展[J]. 李金平,王琨. 西安邮电大学学报. 2016(03)
[2]Al组分对MOCVD制备的AlxGa1-xN/AlN/GaNHEMT电学和结构性质的影响[J]. 陈翔,邢艳辉,韩军,霍文娟,钟林健,崔明,范亚明,朱建军,张宝顺. 发光学报. 2013(12)
[3]单晶金刚石制备研究进展[J]. 周祥,汪建华,熊礼威,李伟. 硬质合金. 2012(03)
[4]晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料二维电子气输运特性研究[J]. 王平亚,张金风,薛军帅,周勇波,张进成,郝跃. 物理学报. 2011(11)
[5]蓝宝石上高电子迁移率AlGaN/GaN材料的研究[J]. 袁凤坡,梁栋,尹甲运,许敏,刘波,冯志宏. 半导体技术. 2007(06)
[6]金刚石薄膜的导热性质研究[J]. 顾毓沁,余立新,朱德忠. 中国科学E辑:技术科学. 1996(02)
博士论文
[1]CVD金刚石单晶生长及金刚石晶体管的研究[D]. 成绍恒.吉林大学 2012
[2]MPCVD法制备光学级多晶金刚石膜及同质外延金刚石单晶[D]. 李博.吉林大学 2008
硕士论文
[1]Al（In,Ga）N/（In）GaN/GaN异质结材料电学性能的研究[D]. 万伟.西安电子科技大学 2013
本文编号：3069823
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