AlGaN/GaN HEMT的特性及抑制电流崩塌的研究

摘要

宽带隙直接禁带GaN 半导体材料具有禁带宽度大、电子漂移速度高、击穿电场高、热导率高、化学性质稳定、抗辐射等特点，是制作高温大功率、高频电子器件的理想材料。GaN HEMT是以AlGaN/GaN 异质结材料为基础制造的器件。GaN HEMT 器件在微波大功率和高温应用方面均具有明显的优势，已经成为当前研究的热点之一。但是AlGaN/GaN HEMT 仍未实现商业化，主要是因为AlGaN/GaN HEMT 电流崩塌效应严重影响器件的性能。为进一步提高A1GaN/GaN HEMT 器件的性能，有必要对HEMT 器件中的二维电子气进行研究和优化，并研究抑制电流崩塌的方法。本文基于极化效应对AlGaN/GaN HEMT 器件进行详细的研究。主要研究工作和成果如下：
　　 （1）引入极化效应物理模型研究极化效应引起的能带变化、二维电子气密度、电场强度等特性，可以较准确反映AlGaN 势垒层厚度和Al含量、肖特基接触、欧姆接触对输出特性的影响；
　　 （2）研究不同的HEMT 结构的特性。GaN 层的引入会减小输出电流；双异质结结构可以提高输出电流，改变双异质结结构的厚度可以增大或减小输出电流；宽带隙AlN阻挡层的引入可以提高势垒高度，同时可以增加输出电流；而窄带隙InGaN 则不利于提高2DEG 密度和输出电流；MOS 结构的栅极可以有效减小栅极泄漏电流而不影响源漏输出电流；
　　 （3）电流崩塌效应严重影响HEMT 器件的应用，研究了其形成的机理及抑制电流崩塌的方法，提出一种新的抑制电流崩塌的方法即在AlGaN 层上部引入p 型掺杂与下层N 型掺杂形成pn 结。通过仿真验证了这种方法可以有效减小电流崩塌。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 AlGaN/GaN HEMT 的组成及原理

3 AlGaN/GaN HEMT 的特性研究

4 电流崩塌现象及其抑制方法的研究

5 结论

致 谢

参考文献

附录 攻读学位期间参与的科研项目