近年來(lái),由于GaN本征材料特性?xún)?yōu)越以及由其構(gòu)成的AlGaN/GaN異質(zhì)材料具有高載流子面密度、高電子遷移率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和低溝道電阻等優(yōu)勢(shì),GaN基高電子遷移率晶體管在電力電子領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注。然而常規(guī)AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)器件均為耗盡型器件,直接將其應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域時(shí)會(huì)增加電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,增大轉(zhuǎn)換功耗。因此有必要研究增強(qiáng)型的GaN基HEMT器件。目前有多種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的方法,在這些方法中,p-GaN柵增強(qiáng)型器件的實(shí)現(xiàn)不需要復(fù)雜的柵工藝和刻蝕,可以獲得穩(wěn)定的閾值電壓,也是目前唯一的可以實(shí)現(xiàn)商用的增強(qiáng)型器件。所以本文將研究重點(diǎn)放在采用p-GaN帽層實(shí)現(xiàn)GaN基器件增強(qiáng)型工作上,在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上不斷升級(jí)完善,從理論仿真和實(shí)際器件制備與測(cè)試兩方面對(duì)器件進(jìn)行研究,力求實(shí)現(xiàn)兼顧高閾值電壓和高性能的增強(qiáng)型GaN基HEMT器件。本文主要的研究成果如下:（1）針對(duì)p-GaN帽層實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件存在的Mg擴(kuò)散問(wèn)題,提出了插入i-GaN阻擋層的方法來(lái)緩解Mg擴(kuò)散對(duì)器件性能的影響,即采用p-GaN和i-GaN復(fù)合帽層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型GaN基HEMT器件。首先對(duì)具有不同i-GaN阻擋層厚度的器件進(jìn)... 

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GaN的纖鋅礦晶胞結(jié)構(gòu)

圖 1.4 顯示了它們各自的晶格常數(shù)和帶隙寬度。GaN，但由于它們的晶格常數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，因而極10）小于 GaN 的 值（1.6269），所以從 GaN 到電極化是由于 GaN 和 AlN 層的晶格失配而產(chǎn)生應(yīng)力 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成 2DEG 的過(guò)程中尤為重要圖1.3 GaN 的纖鋅礦晶胞結(jié)構(gòu)

費(fèi)米能級(jí)降低，耗盡 2DEG，直到費(fèi)米能級(jí)的位置低于導(dǎo)帶底，二維勢(shì)阱消失，器件處于關(guān)態(tài)。圖2.1 常規(guī) AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在不同柵壓偏置下的能帶示意圖HEMT 器件的漏源電流（IDS）可以通過(guò)柵極偏壓來(lái)控制。尤其，IDS隨著負(fù)柵壓（Vg）絕對(duì)值的增加而減小，當(dāng)溝道夾斷，2DEG 密度為零時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)施加的柵壓稱(chēng)為器件的閾值電壓（Vth）。忽略源極和漏極的串聯(lián)電阻，沿溝道中某一點(diǎn)的載流子


本文編號(hào)：3607191