以GaN為代表的Ⅲ族氮化物半導體是直接帶隙的寬禁帶半導體材料,由于具有高電子遷移率、高擊穿場強、強極化、抗輻照和耐高溫等優(yōu)越的材料特性,已經在照明領域得到廣泛的應用,并在光伏、探測、高速數字電路、微波功率和電力電子等領域表現出巨大的應用潛力。其中,以AlGaN/GaN異質結為代表的Ⅲ族氮化物異質結構,因強極化效應誘導異質結界面處形成高濃度的二維電子氣（2DEG）,非常適合于制備高電子遷移率晶體管（HEMT）,這也導致了Ⅲ族氮化物HEMT一般為耗盡型器件。但是,增強型器件在電力電子開關和E/D模數字電路等領域具有獨特的優(yōu)勢和不可替代的作用。當今,通過研究新的材料結構、器件結構和器件工藝提出了凹柵刻蝕、氟（F）等離子體注入、p-GaN帽層和非極性HEMT等多種增強型器件實現方法。此外,Ⅲ族氮化物材料還非常適合制備隧穿場效應晶體管（TFET）,考慮到InN、GaN、AlN及其多元合金半導體材料可以覆蓋從0.7 eV到6.2 eV的整個帶隙范圍,而其中的窄帶隙材料非常符合TFET對材料帶隙的要求。再加上Ⅲ族氮化物半導體是直接帶隙且具有強極化效應,對隧穿結附近能帶的調節(jié)作用以及其它材料優(yōu)勢,Ⅲ族... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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35凹槽刻蝕工藝中可能存在凹槽側壁不完全垂直于水平面的技術問題，也槽側壁可能存在半極性面的情況�？紤]到半極性面異質結不同傾斜角對應不不同晶面對應不同界面電子密度，這必將對器件閾值電壓產生很大影響。材料的基本屬性，從理論上計算各個晶面的 AlGaN/GaN 異質結構的 2DEG進而在此基礎上探討側壁異質結界面 2DEG 面密度情況下的器件直流特性要的。

本章我們提出了一種結合極性和非極性異質結的凹槽溝道增強型器仿真器研究了槽深對器件直流特性的影響。此外考慮實際工藝限制，研側壁不同傾角對凹槽溝道 HEMT 器件特性的影響。首先，介紹了凹槽溝道增強型器件的器件結構和 Silvaco-Atlas 仿真中數和器件模型設置。其次，研究了凹槽側壁和溝道其他區(qū)域極性異質結的開態(tài)和關態(tài)能帶分布情況，解釋了凹槽溝道增強型器件的工作原理。接著，探討了凹槽深度變化對器件轉移、跨導、亞閾值、短溝道和擊。通過調整器件參數得到了 182 mS/mm 的跨導和 85 mV/dec 的亞閾值們發(fā)現，當刻蝕深度達到 500 nm 時，即便是很大的刻蝕深度的變化對響也很微小。這說明此結構對刻蝕工藝有很好的容忍性。此外，我們提增強型器件能夠展寬異質結溝道處的高場區(qū)域，從而成功提高擊穿電壓器件相比，此器件結構將擊穿電壓提高了 78 %。此外通過調節(jié)柵金屬高功函數的柵金屬能夠得到更高閾值電壓的器件特性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Influence of a drain field plate on the forward blocking characteristics of an AlGaN/GaN high electron mobility transistor[J]. 趙勝雷,陳偉偉,岳童,王毅,羅俊,毛維,馬曉華,郝躍.  Chinese Physics B. 2013(11)
[2]X波段大柵寬高輸出功率AlGaN/GaN HEMT的研究[J]. 顧衛(wèi)東,張志國.  半導體技術. 2009(11)

博士論文
[1]基于PIN的IMOS與TFET器件研究[D]. 李妤晨.西安電子科技大學 2013

碩士論文
[1]鍺錫隧穿場效應晶體管應變工程和異質結工程研究[D]. 王洪娟.重慶大學 2015



本文編號：3579380