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作者：

付小凡

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摘要：

随着材料质量和器件工艺的不断进步,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件性能也得到了不断提升.为了追求更高的器件性能指标,众多研究者一直在探索新的器件结构,双沟道异质结构就是其中一种.与传统的单沟道异质结构器件相比,双沟道异质结构具有更高的二维电子气(2DEG)面密度和更好的导电性,并且双沟道结构可以通过结构变化,得到具有不同浓度的2DEG沟道,这些沟道可以起到不同的作用,可以灵活设计各种新型器件.因此,对GaN基双沟道异质结构材料和器件开展研究具有重要的意义. 本论文围绕新型双沟道AlGaN/GaN异质结构材料和器件的研制,从理论和实验两方面开展了深入的研究.主要工作如下: 1.通过一维自洽求解薛定谔/泊松方程,对多种双沟道AlGaN/GaN异质结构进行了模拟仿真与优化设计.并根据模拟仿真结果指导实际实验,实验结果与模拟仿真结果之间吻合较好. 2.外延生长出单沟道,双沟道AlGaN/GaN异质结构材料,测试表明,双沟道AlGaN/GaN异质结材料具有和单沟道异质结材料相同的结晶质量,同时具有更高的2DEG面密度和更好的高温电学特性. 3.外延生长出势垒层调制掺杂的双沟道AlGaN/GaN异质结材料,测试表明,适当的调制掺杂有助于提高材料结晶质量和电学特性,但过高的掺杂浓度会导致材料质量的恶化. 4.研制出具有平面栅和不同深度槽栅的多种双沟道AlGaN/GaN HEMT器件.测试结果表明,相比于平面栅,槽栅结构的双沟道HEMT器件具有更高的击穿电压. 5.创新性地研制出掺杂双沟道AlGaN/GaN HEMT器件,测试结果表明掺杂的双沟道在大电流方面和降低源漏极欧姆接触电阻方面有很大的优势,典型值有器件欧姆接触电阻已达到0.0495Ohm-mm,栅极悬空时的漏电流已达到2A/mm. 6.测试了双沟道HEMT器件的电流崩塌效应,结果表明,双沟道对高电场应力下的崩塌效应有一定的抑制作用,界面陷阱是引起双沟道HEMT器件开态电流崩塌的主要原因.

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关键词：

铝镓氮/氮化镓；异质结构；双沟道；高电子迁移率晶体管

DOI：

10.7666/d.y1958490

被引量：

4