具有p-GaN帽层的GaN HEMT增强型器件研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rambo527
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
与硅(Si)基器件相比,基于AlGaN/GaN异质结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)凭借着材料的高电场强度与在AlGaN/GaN界面处形成的二维电子气(2DEG)的高迁移率和电子密度,可以在更高的电压、电流、频率以及温度下进行工作。然而,2DEG的存在使得常规GaN HEMT器件为耗尽型。对于电力电子应用,出于安全原因和简化驱动电路,增强型器件必不可少。因此,增强型GaN HEMT器件的实现成为近几年来的研究热点。考虑到可靠性与工艺重复性等问题,具有p-GaN帽层的GaN增强型器件成为主流商用器件。本文通过模拟仿真研究了结构参数对p-GaN HEMT器件直流特性的影响,通过工艺优化制备了高阈值电压与大饱和电流的p-GaN增强型器件,取得的研究成果总结如下:1.通过Silvaco软件仿真了常规结构的p-GaN HEMT在改变相关结构参数的情况下,其器件直流特性的变化。随着p-GaN帽层受主浓度以及厚度的增加,对栅极下方异质结界面处2DEG的耗尽作用增强,使得器件阈值电压随之增加。而随着AlGaN势垒层中Al组分与厚度的增加,AlGaN/GaN异质结所产生的净极化电荷增多,器件的阈值电压负向移动。引入AlGaN背势垒结构能有效抬高异质结界面处导带能级,在改善2DEG限域性的同时提高器件的阈值电压,随着Al组分的增加,器件阈值电压也随之增大。2.为了进一步改善器件直流特性,对栅下方部分p-GaN帽层进行刻蚀处理,引入p-GaN槽栅HEMT这一新结构器件,研究了凹槽占比以及凹槽刻蚀深度对器件特性的影响。将凹槽深度控制在仅刻蚀掉p-GaN层,改变凹槽的占比,对器件的阈值电压影响可忽略不计。随着凹槽比例的增加,器件的栅控能力与饱和工作电流也随之增加。固定凹槽占比改变刻蚀深度,凹槽深度由-5nm(残留5nm p-GaN层)逐渐增大至5nm(AlGaN势垒层刻蚀5nm)过程中,器件阈值电压无明显变化,但刻蚀深度进一步增加,阈值电压明显正移。就饱和电流方面考虑而言,残留p-GaN层或者对AlGaN势垒层进行刻蚀均不利于性能改善。3.基于110 nm p-GaN帽层的AlGaN/GaN异质结材料,成功制备了阈值电压2.3V,源漏饱和电流210m A/mm,跨导峰值45m S/mm,击穿电压340V(栅漏间距6.5μm)的Ni/Au栅p-GaN增强型器件。为了研究不同功函数金属对器件直流特性的影响,采用低功函数金属Ti/Au作为栅极,使得器件的阈值电压提升至2.9V,击穿电压提高至410V。为了进一步改善Ti/Au栅器件直流特性,对器件进行氮气氛围下300℃、10分钟的栅后退火处理。退火处理有助于修复势垒层界面态与浅能级N空位缺陷,同时促进栅极金属与p-GaN帽层界面发生固相界面反应,降低了栅极肖特基势垒高度。栅后退火导致器件的阈值电压由2.9V降低至1.9V,跨导峰值由85m S/mm提升至115m S/mm,饱和工作电流由310m A/mm提升至505m A/mm,增幅高达近66%。在阈值电压与饱和电流折中考虑下与近年来国内外已发表器件指标进行对比,器件直流特性接近国际领先水平。
其他文献
自2008年以来,我国房地产企业的资产负债率总体呈上升趋势,企业负债不断上升。房地产企业通过负债的方式谋求规模的发展,其在自身规模逐渐扩大的同时,财务风险也会相应增加。我国房地产企业项目周期长,资金回笼速度慢,过高的财务杠杆容易导致资金链断裂,给企业带来资不抵债的危机,甚至会导致企业破产。房地产企业作为我国国民经济的支柱型产业,在整个经济发展中起到牵一发而动全身的重要作用。过高的杠杆和不断攀升的债
青藏高原边缘地形急变,是地球上最复杂多样的生态地貌动力系统之一。本文以大型无脊椎底栖动物为指示物种,对青藏高原南部边缘区的雅鲁藏布江中下游、怒江中下游和东北部边缘
妇女教育是促进妇女解放实现男女平等的重要手段。临县通过开展妇女教育工作提高了妇女知识文化水平、提升了妇女劳动技能及思想觉悟。本文以新中国头十七年临县历史为基础,
中欧新能源合作是中欧应对气候变化、顺应国际经济发展趋势的战略选择。它有利于化解国内外对"一带一路"的误解、与"一带一路"建设相互促进、可强化对"一带一路"建设的金融支
大学生是中国特色社会主义事业的未来建设者和接班人。大学生素质的高低直接关系到国家的未来和民族的希望。2012年11月,党的十八大报告明确指出:“把立德树人作为教育的根本任务,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。”这一论述明确回答了“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一事关党和国家前途命运的问题,也对大学生思想政治教育提出了更高的要求。2017年10月,党的十九大再次提出:“要全面贯彻
工农业发展给水环境带来的污染已经使大量水生生物的栖息环境遭到严重破坏,尤其是容易受人们忽视的微小但分布广泛的浮游动物,浮游动物由于对环境变化敏感,近年来经常被用来
在集成电路日益发展的今天,芯片的验证工作已成为芯片整体流程中的一项重要组成部分。所以运用高效先进的验证方法学来搭建验证平台,即保证了设计功能的正确性,又提高了前端
依据规范,基坑支护结构除有特殊要求外,应按设计使用年限不应少于一年的临时性结构进行设计。然而在实际工程中,因种种原因造成支护结构超期服役的状况屡见不鲜。超期服役基
目的:观察肝硬化患者感染的发生与淋巴细胞亚群水平的关系,并对肝硬化患者中医证型特征与淋巴细胞亚群水平的相关性进行研究,运用SPSS21.0软件进行数据处理和综合分析,探讨淋巴细胞亚群与感染的发生及中医证型之间的相关性,旨在对肝硬化患者感染多发的免疫因素进行分析,为肝硬化患者并发感染的早期预防及诊治提供参考依据,同时为后续肝硬化并发感染相关研究的开展奠定基础。方法:本试验受试者均来自于2018年2月
近年来,随着经济的快速发展,人们物质文化水平的不断提高,餐厨垃圾与日俱增,影响甚大。餐厨垃圾物质成分包括蛋白质类,纤维素类,油脂类,淀粉类等,将其资源化已经成为我们研究