高阈值电压增强型GaN基HEMT器件研究

发布时间：2022-01-24 19:46

　　近年来,由于GaN本征材料特性优越以及由其构成的AlGaN/GaN异质材料具有高载流子面密度、高电子迁移率、高击穿场强和低沟道电阻等优势,GaN基高电子迁移率晶体管在电力电子领域受到了极大的关注。然而常规AlGaN/GaN结构器件均为耗尽型器件,直接将其应用于电力电子领域时会增加电路设计的复杂性,增大转换功耗。因此有必要研究增强型的GaN基HEMT器件。目前有多种实现增强型器件的方法,在这些方法中,p-GaN栅增强型器件的实现不需要复杂的栅工艺和刻蚀,可以获得稳定的阈值电压,也是目前唯一的可以实现商用的增强型器件。所以本文将研究重点放在采用p-GaN帽层实现GaN基器件增强型工作上,在原有结构基础上不断升级完善,从理论仿真和实际器件制备与测试两方面对器件进行研究,力求实现兼顾高阈值电压和高性能的增强型GaN基HEMT器件。本文主要的研究成果如下:（1）针对p-GaN帽层实现增强型器件存在的Mg扩散问题,提出了插入i-GaN阻挡层的方法来缓解Mg扩散对器件性能的影响,即采用p-GaN和i-GaN复合帽层栅结构设计并实现增强型GaN基HEMT器件。首先对具有不同i-GaN阻挡层厚度的器件进... 

【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】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

GaN的纤锌矿晶胞结构

图 1.4 显示了它们各自的晶格常数和带隙宽度。GaN，但由于它们的晶格常数等结构参数不同，因而极10）小于 GaN 的 值（1.6269），所以从 GaN 到电极化是由于 GaN 和 AlN 层的晶格失配而产生应力 AlGaN/GaN 异质结构形成 2DEG 的过程中尤为重要图1.3 GaN 的纤锌矿晶胞结构

费米能级降低，耗尽 2DEG，直到费米能级的位置低于导带底，二维势阱消失，器件处于关态。图2.1 常规 AlGaN/GaN 异质结结构在不同栅压偏置下的能带示意图HEMT 器件的漏源电流（IDS）可以通过栅极偏压来控制。尤其，IDS随着负栅压（Vg）绝对值的增加而减小，当沟道夹断，2DEG 密度为零时，此时对应施加的栅压称为器件的阈值电压（Vth）。忽略源极和漏极的串联电阻，沿沟道中某一点的载流子


本文编号：3607191