极化库仑场散射理论应用于AlGaN/GaN电力电子器件的研究
发布时间：2022-02-18 19:55
电力电子器件（Power electronic device）也叫做功率器件,是一种对电能实现传输、控制和转换的器件,在电力电子技术及电力系统中居于至关重要的地位,在军工设备、汽车电子、家用电器、轨道交通及通信、信息系统中有着十分广泛的应用。到目前为止,电力电子器件主要使用半导体材料制备,经由微电子加工工艺制造而成。AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在第三代半导体中备受青睐。基于GaN材料较大的禁带宽度（Eg）,该类器件可获得良好的关态耐压特性。自发极化和压电极化效应在AlGaN/GaN界面形成大量极化正电荷,使得异质结量子阱中2DEG面密度非常高,显示了强大的电流处理能力和更高的载流子迁移率,并由此获得更低的特征开态电阻（RON·A）和更快的开关速度。此外,GaN材料良好的热导率及相对稳定的化学性质,使得AlGaN/GaN HEMTs具有较强的抗腐蚀和抗辐射能力,适合在高温等更多恶劣的环境中工作。对于传统工艺制备的电力电子器件来说,表面钝化与淀积场板已成为不可或缺的步骤,这些工艺步骤必然会对器件的势垒层应变产生影响,并进一步改变器件工作时的电学特性,为厘清器件钝化后的工...
【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
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
第一章 绪论
1-1 引言
1-2 GaN基电力电子器件的研究背景及意义
1-3 AlGaN/GaN电力电子器件的发展历史及研究进展
1-3-1 国外AlGaN/GaN电力电子器件的发展历史及研究进展
1-3-2 国内AlGaN/GaN HEMTs发展历史及研究进展
1-4 产业现状和GaN器件面临的主要问题
1-5 本论文的研究内容与安排
参考文献
第二章 器件制备与测试
2-1 AlGaN/GaN异质材料的外延结构
2-1-1 衬底的选取
2-1-2 GaN材料的异质外延结构
2-2 器件制备
2-2-1 清洗工艺
2-2-2 图形曝光工艺
2-2-3 器件隔离工艺
2-2-4 欧姆接触工艺
2-2-5 肖特基接触工艺
2-2-6 钝化工艺
2-2-7 场板工艺
2-3 AlGaN/GaN异质结材料与器件测试
2-3-1 霍尔(Hall)测试
2-3-2 直流(DC)测试
2-3-3 电容电压(C-V)测试
参考文献
第三章 一种确定AlGaN/GaN电力电子器件表面钝化后沟道二维电子气面密度分布方法的研究
3-1 AlGaN/GaN电力电子器件钝化前后电学特性的变化
3-2 表面钝化前后极化库仑场散射理论模型的确定
3-3 利用极化库仑场散射理论确定表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件的沟道二维电子气面密度分布
参考文献
第四章 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定及性能变化的研究
4-1 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定
4-1-1 不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件电学特性的变化
4-1-2 利用极化库仑场散射理论确定不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层中的极化电荷分布
4-1-3 不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定
4-2 极化库仑场散射机制对表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件性能的影响
4-2-1 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件电学特性的变化
4-2-2 表面钝化前后AlGaN/GaN电力电子器件载流子低场迁移率与R_(on)·A变化的讨论分析
参考文献
第五章 应用极化库仑场理论研究淀积栅场板结构对AlGaN/GaN电力电子器件性能变化的影响
5-1 AlGaN/GaN电力电子器件淀积栅场板前后电学特性的变化
5-2 利用极化库仑场散射理论确定淀积栅场板后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层中引入的附加极化电荷分布
参考文献
第六章 结论
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
Paper 1
Paper 2
Paper 3
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]X波段30W内匹配GaN HEMT功率器件[J]. 李静强,杨瑞霞,冯震,邱旭,王勇,冯志红,默江辉,杨克武,张志国. 固体电子学研究与进展. 2008(04)
[2]AlGaN表面坑状缺陷及GaN缓冲层位错缺陷对AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应的影响[J]. 席光义,任凡,郝智彪,汪莱,李洪涛,江洋,赵维,韩彦军,罗毅. 物理学报. 2008(11)
[3]AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型[J]. 郝跃,韩新伟,张进城,张金凤. 物理学报. 2006(07)
[4]蓝宝石衬底AlGaN/GaN功率HEMTs研制[J]. 邵刚,刘新宇,和致经,刘键,魏珂,陈晓娟,吴德馨. 电子器件. 2004(03)
本文编号：3631452
【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
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号表
第一章 绪论
1-1 引言
1-2 GaN基电力电子器件的研究背景及意义
1-3 AlGaN/GaN电力电子器件的发展历史及研究进展
1-3-1 国外AlGaN/GaN电力电子器件的发展历史及研究进展
1-3-2 国内AlGaN/GaN HEMTs发展历史及研究进展
1-4 产业现状和GaN器件面临的主要问题
1-5 本论文的研究内容与安排
参考文献
第二章 器件制备与测试
2-1 AlGaN/GaN异质材料的外延结构
2-1-1 衬底的选取
2-1-2 GaN材料的异质外延结构
2-2 器件制备
2-2-1 清洗工艺
2-2-2 图形曝光工艺
2-2-3 器件隔离工艺
2-2-4 欧姆接触工艺
2-2-5 肖特基接触工艺
2-2-6 钝化工艺
2-2-7 场板工艺
2-3 AlGaN/GaN异质结材料与器件测试
2-3-1 霍尔(Hall)测试
2-3-2 直流(DC)测试
2-3-3 电容电压(C-V)测试
参考文献
第三章 一种确定AlGaN/GaN电力电子器件表面钝化后沟道二维电子气面密度分布方法的研究
3-1 AlGaN/GaN电力电子器件钝化前后电学特性的变化
3-2 表面钝化前后极化库仑场散射理论模型的确定
3-3 利用极化库仑场散射理论确定表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件的沟道二维电子气面密度分布
参考文献
第四章 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定及性能变化的研究
4-1 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定
4-1-1 不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件电学特性的变化
4-1-2 利用极化库仑场散射理论确定不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层中的极化电荷分布
4-1-3 不同厚度钝化后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层应变分布的确定
4-2 极化库仑场散射机制对表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件性能的影响
4-2-1 表面钝化后AlGaN/GaN电力电子器件电学特性的变化
4-2-2 表面钝化前后AlGaN/GaN电力电子器件载流子低场迁移率与R_(on)·A变化的讨论分析
参考文献
第五章 应用极化库仑场理论研究淀积栅场板结构对AlGaN/GaN电力电子器件性能变化的影响
5-1 AlGaN/GaN电力电子器件淀积栅场板前后电学特性的变化
5-2 利用极化库仑场散射理论确定淀积栅场板后AlGaN/GaN电力电子器件势垒层中引入的附加极化电荷分布
参考文献
第六章 结论
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
Paper 1
Paper 2
Paper 3
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]X波段30W内匹配GaN HEMT功率器件[J]. 李静强,杨瑞霞,冯震,邱旭,王勇,冯志红,默江辉,杨克武,张志国. 固体电子学研究与进展. 2008(04)
[2]AlGaN表面坑状缺陷及GaN缓冲层位错缺陷对AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应的影响[J]. 席光义,任凡,郝智彪,汪莱,李洪涛,江洋,赵维,韩彦军,罗毅. 物理学报. 2008(11)
[3]AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型[J]. 郝跃,韩新伟,张进城,张金凤. 物理学报. 2006(07)
[4]蓝宝石衬底AlGaN/GaN功率HEMTs研制[J]. 邵刚,刘新宇,和致经,刘键,魏珂,陈晓娟,吴德馨. 电子器件. 2004(03)
本文编号：3631452
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