AlGaN/GaN/AlGaN/GaN双异质结场效应晶体管中极化库仑场散射机制研究

发布时间：2021-08-04 13:36

　　AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（AlGaN/GaNHFETS）具有饱和电子漂移速度高、击穿电场强、输出功率高等优点,而且由于自发极化和压电极化效应的存在,即使在没有任何掺杂的情况下,在异质界面处也会产生面密度为1013cm-2的二维电子气（2DEG）。因此,AlGaN/GaNHFETs在航空航天、国防、电力和通讯等领域具有极其重要的地位。近二十多年来,由于器件制备工艺的逐渐完善和材料质量的逐渐提高,AlGaN/GaNHFETs的特性得到了显著提高。但是,随着移动通信、国防电子通讯、人工智能等领域的快速发展,常规AlGaN/GaN HFETs逐渐出现了许多弊端,比如阈值电压漂移、缓冲层漏电、电流崩塌效应和软关断等现象。近年来,为了解决这些问题,人们考虑将背势垒层插入到GaN沟道层与缓冲层之间,从而2DEG可以被很好地限制在沟道中,以提高载流子的限域性。相应地,器件的击穿电压会得到显著提高,关态漏电流大幅度减小,电流崩塌效应也会减弱,器件的可靠性得到显著增强。尤其是随着器件的栅长不断减小,在高温高压大功率的工作条件下,GaN基双异质结场效应晶体管（DHFETs）的优势将更加明显,Al... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

图２－７栅探针法测试栅源通道电阻原理图??ｓ

２ＤＥＧ主要来源于电离表面态和电离施主态。对于未掺杂的??ＡｌＧａＮ／ＧａＮ异质结，２ＤＥＧ主要来源于类施主表面态。??２ＤＥＧ的形成与自发极化和压电极化效应密切相关，其具体过程如图２－１２所??示。当ＡＩＧａＮ势垒层厚度ｒ小于临界厚度时，类施主表面态能级五Ｄ位于费??米能级￡Ｆ以下而不能电离产生电子，如图（ａ）所示。因为沟道中没有屏蔽极化??电荷的电子，所以会在ＡＩＧａＮ势垒层中产生极强的极化电场。随着势垒层逐渐??变厚，极化电场相应增强，均－￡１３逐渐减小。当势垒层厚度（达到临界厚度ｒＣＲ??时，类施主表面态能级办到达费米能级办，类施主表面态部分电离产生电子到??达界面处的导带形成２ＤＥＧ，而在势垒层中留下表面正电荷，如图（ｂ）所示。??当势垒层厚度增加，将会有更多的表面态电离产生２ＤＥＧ。由于正的电离类施主??２２??

ｂｕｆｆｅｒ?ｌａｙｅｒ??ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??图２－１３?ＡｌＧａＮ／ＧａＮ?ＨＦＥＴｓ异质结材料结构示意图??Ｆｉｇ．２－１３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＡｌＧａＮ／ＧａＮ?ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍａｔｅｒｉａｌ．??２３??

【参考文献】：
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本文编号：3321794