Al_(x)Ga_(1–x)N插入层对双沟道n-Al_(0.3)Ga_(0.7)N/GaN/i-Al_(x)Ga_(1–x)N/GaN HEMT器件性能的影响

摘要

双沟道AlGaN/GaNHEMT器件在电子限域性、电流运输等方面优于单沟道结构,且能更好地缓解电流崩塌,提高设备的运行能力,在高功率应用中具有重要意义.本文对n-Al_(0.3)Ga_(0.7)N/GaN/i-Al_(x)Ga_(1–x)N/GaN结构中的电荷状态以及运输性质进行研究.通过求解一维薛定谔方程和泊松方程,获得其电势、电场和电子分布,分析了双沟道中二维电子气状态与合金无序散射、位错散射的关系.结果表明,在第一沟道中,当Al_(x)Ga_(1–x)N的Al组分和厚度提升时,二维电子气密度逐渐减小,合金无序散射的减弱使迁移率增大,位错散射增强致迁移率变小,总迁移率主要由合金无序散射决定.在第二沟道中,当Al_(x)Ga_(1–x)N的Al组分和厚度提升时,二维电子气密度随之增大,由于较低的势垒高度以及高渗透电子的作用,第二沟道中的合金无序散射影响更大,合金无序散射迁移率随Al_(x)Ga_(1–x)N层的Al组分和厚度的增加而减少且变化趋势逐渐趋于平缓,位错散射作用的减弱导致迁移率的提升.总体上,第一沟道势阱中受到的位错散射低于第二沟道势阱.随着背势垒厚度的增加,第二沟道中主导的散射机制逐渐从位错散射转为合金无序散射.