作為第三代半導(dǎo)體材料,AlGaN/GaN以其高擊穿場強、高電子飽和速度以及高二維電子氣(2DEG)密度而引起人們的廣泛興趣。相比于傳統(tǒng)的Si基器件,AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)在能量密度、開關(guān)速度、工作溫度以及封裝尺寸等方面具有明顯的優(yōu)勢。其中增強型器件是目前GaN功率開關(guān)器件的研究熱點,而傳統(tǒng)的增強型AlGaN/GaN HEMT的閾值電壓太低。因此本文對一種新型的高閾值電壓AlGaN/GaN HEMT進行了研究,其主要內(nèi)容如下:(1)分析傳統(tǒng)的凹槽柵增強型AlGaN/GaN HEMT的工作原理,并進行該器件的流片實驗。試驗中對歐姆淀積工藝進行了改善,歐姆接觸電阻為0.428Ω·mm;并開發(fā)出了一種高效率、低損傷的凹槽刻蝕法,刻蝕后材料表面的粗糙度為0.4 nm。制成的器件最大電流密度為624 mA/mm,閾值電壓1.35 V,性能與同期的國際先進水平相當。(2)基于Sentaurus軟件對三維圍柵增強型AlGaN/GaN HEMT進行仿真分析。通過分析圍柵的能帶調(diào)控原理,闡述了2DEG、側(cè)面導(dǎo)電通道的耗盡與形成。當器件寬度為60 nm時,器件的閾值電壓為0.44 ...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的架構(gòu)和研究內(nèi)容
第二章 增強型AlGaN/GaN HEMT的器件物理與流片實驗
    2.1 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)特性
        2.1.1 GaN晶體結(jié)構(gòu)
        2.1.2 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的極化效應(yīng)與 2DEG的產(chǎn)生
    2.2 增強型AlGaN/GaN HEMT的實現(xiàn)方式
    2.3 凹槽柵增強型AlGaN/GaN HEMT的仿真分析
    2.4 凹槽柵增強型AlGaN/GaN HEMT的流片實驗
        2.4.1 蒸發(fā)歐姆金屬
        2.4.2 器件表面鈍化
        2.4.3 有源區(qū)隔離
        2.4.4 新型凹槽柵刻蝕法
        2.4.5 淀積柵介質(zhì)與柵金屬
        2.4.6 器件的性能測試
    2.5 本章小結(jié)
第三章 三維圍柵增強型AlGaN/GaN HEMT的仿真分析
    3.1 器件結(jié)構(gòu)與參數(shù)
    3.2 圍柵結(jié)構(gòu)對載流子的調(diào)控
        3.2.1 圍柵對 2DEG的耗盡作用
        3.2.2 圍柵調(diào)制 2DEG與側(cè)面導(dǎo)電通道
    3.3 器件的直流特性的仿真分析
        3.3.1 轉(zhuǎn)移特性
        3.3.2 輸出特性
        3.3.3 性能對比
    3.4 本章小結(jié)
第四章 三維隧穿增強型AlGaN/GaN HEMT的仿真分析
    4.1 肖特基源極器件
        4.1.1 金屬/AlGaN的肖特基接觸特性
        4.1.2 肖特基源極器件的直流特性
    4.2 平面隧穿增強型AlGaN/GaN HEMT的仿真
    4.3 三維隧穿增強型AlGaN/GaN HEMT的直流特性仿真
        4.3.1 器件結(jié)構(gòu)與參數(shù)
        4.3.2 AlGaN厚度對肖特基勢壘的調(diào)制
        4.3.3 源極金屬對肖特基勢壘的調(diào)制
        4.3.4 器件的轉(zhuǎn)移特性與輸出特性
        4.3.5 器件的逆導(dǎo)特性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 本文的主要工作
    5.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號：3783720