垂直AlGaN/GaN HFETs耐压机理与新结构研究

发布时间：2021-04-23 14:47

　　随着科技的进步,氮化镓（GaN）以优异的特性在全世界范围内引起大量的关注和研究。本文介绍了GaN材料的特性,阐述了AlGaN/GaN异质结器件的工作原理,并对影响垂直器件耐压的关键参数进行了简要的分析。此外,本文对比分析了目前垂直器件主流制作工艺存在的优势和缺点。在此基础上,分别创新性提出了三种新型GaN垂直器件耐压结构:P型埋层结构、复合绝缘介质电流阻挡层结构、电荷补偿耐压结构,均可明显提高器件击穿电压同时兼具有低导通电阻。首先,为了提高器件的击穿电压,缓和击穿电压和导通电阻之间的矛盾,提出了一种带P型埋层的GaN VFET新结构。该P型埋层能调节器件缓冲层内部的电场分布,使得电场均匀性得到极大改善,从而能获得更高的击穿电压。通过对PBL的掺杂浓度NPBL、厚度TPBL、长度LPBL、PBL层数等各关键技术参数的全面仿真优化研究,该新结构器件性能大幅提升。研究结果表明,PBL埋层结构可提高器件的耐压50%以上,器件优值FOM进一步接近GaN材料极限。其次,为解决电流阻挡层的面临的难题,提出了一种具有复合绝缘介质电流阻挡层的GaN垂直结构器件。由于不同材料之间的介电常数的差异,使得两者... 

【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】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 垂直GaN基器件的研究历史与现状
    1.3 本文的主要研究内容安排
第二章 垂直AlGaN/GaN异质结器件的基本原理
    2.1 III–V族氮化物材料特性
    2.2 AlGaN/GaN异质结中的二维电子气
    2.3 垂直AlGaN/GaN异质结器件工作原理
    2.4 垂直GaN异质结器件的工艺概述
    2.5 本章小结
第三章 新型P型埋层GaN基垂直结构器件研究
    3.1 GaN PBL-VFET器件结构与工作原理
    3.2 GaN PBL-VFET电学特性分析
    3.3 PBL关键技术参数优化设计
    3.4 本章小结
第四章 具有复合电流阻挡层的新型GaN垂直结构器件
    4.1 GaN CCBL-VFET器件结构与工作原理
    4.2 GaN CCBL-VFET关键参数最优化设计
    4.3 本章小结
第五章 新型电荷补偿耐压结构GaN垂直器件研究
    5.1 GaN ICE-VFET器件结构与工作原理
    5.2 GaN ICE-VFET关键参数设计和器件优值
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3155522