Si基AlGaN/GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制技术研究

发布时间：2022-01-06 23:56

　　在能源分配系统中,功率半导体器件占据着至关重要的角色。经过几十年的发展,Si基器件的性能已经接近其理论极限,尤其是在当前能源愈趋紧张的背景下发展半导体材料性能更优的功率器件势在必行。GaN作为第三代半导体材料,因其具有禁带宽度大,临界击穿电场高和电子迁移率大等优点,在射频和功率器件领域具有广阔的应用前景,获得了国内外的广泛关注。增强型器件因其具有失效保护（fail-safe）功能和能够简化驱动电路设计难度而成为功率应用领域的必然之选。然而AlGaN/GaN异质结固有极化效应产生的二维电子气使得增强型器件一直是GaN领域的研究难点和热点。Si基GaN器件因其具有低成本和硅工艺兼容的优势使其成为了GaN领域的研究热潮。本文通过仿真和实验研究了Si基AlGaN/GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制技术,主要内容包括:（1）通过仿真研究了栅槽刻蚀深度,栅介质,栅金属功函数和介质/半导体界面正的固定电荷对增强型MIS-HFET阈值电压的调制作用。仿真显示,随着栅凹槽深度的增大,器件阈值电压增大,跨导增大;随着栅介质厚度的增加,阈值电压增大,但跨导减小,随着栅介质材料介电常数的增加,阈值电压减... 

【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】：87 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
    1.2 GaN材料特性
    1.3 GaN功率器件国内外研究现状
    1.4 本文架构和主要内容
第二章 AlGaN/GaN HFET器件物理与制备
    2.1 AlGaN/GaN异质结极化特性
        2.1.1 自发极化
        2.1.2 压电极化
        2.1.3 AlGaN/GaN异质结极化特性
    2.2 AlGaN/GaN HFET器件特性
        2.2.1 常规器件结构与工作原理
        2.2.2 沟道二维电子气的形成
        2.2.3 器件电学特性
    2.3 AlGaN/GaN HFET器件制备
        2.3.1 表面清洗，光刻和金属剥离
        2.3.2 欧姆接触
        2.3.3 有源区隔离
        2.3.4 器件表面钝化和栅介质淀积
        2.3.5 栅极肖特基金属淀积
    2.4 本章小结
第三章 GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制技术的仿真研究
    3.1 GaN HFET增强型器件实现方法
    3.2 AlGaN/GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制技术的仿真研究
        3.2.1 栅凹槽深度对增强型MIS-HFET阈值电压的调制
        3.2.2 栅介质对增强型MIS-HFET阈值电压的调控
        3.2.3 界面固定电荷对增强型MIS-HFET阈值电压的影响
        3.2.4 栅金属功函数对增强型MIS-HFET阈值电压的调制
    3.3 本章小结
第四章 Si基GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制的实验研究
    4.1 栅凹槽对增强型MIS-HFET阈值电压的调制
        4.1.1 器件结构与制备
        4.1.2 器件性能测试与分析
    4.2 界面固定电荷对增强型MIS-HFET阈值电压的调控
        4.2.1 器件结构与制备
        4.2.2 器件性能测试与分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：3573398