【摘 要】
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作为一种新型的半导体材料,Ga2O3具有超宽的带隙、超高的临界击穿电场以及不同晶相下独特的性质,在光电子、高功率以及高频器件研究领域都有极其广阔的应用前景。本论文针对Ga2O3/Ga N相关FET的基本特性、电流崩塌效应展开了详细研究。取得的相关研究成果如下:ε-Ga2O3与m-Ga N形成的异质结可以产生1014cm-2量级的极化电荷,比传统的Al Ga N/Ga N异质结提高了一个量级。由该异
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作为一种新型的半导体材料,Ga2O3具有超宽的带隙、超高的临界击穿电场以及不同晶相下独特的性质,在光电子、高功率以及高频器件研究领域都有极其广阔的应用前景。本论文针对Ga2O3/Ga N相关FET的基本特性、电流崩塌效应展开了详细研究。取得的相关研究成果如下:ε-Ga2O3与m-Ga N形成的异质结可以产生1014cm-2量级的极化电荷,比传统的Al Ga N/Ga N异质结提高了一个量级。由该异质结形成的HEMT器件的饱和电流远远大于传统的Al Ga N/Ga N HEMT。本论文对ε-Ga2O3/m-Ga N HEMT体杂质陷阱相关的电流崩塌效应进行了详细研究。研究结果表明:掺杂杂质离子产生的陷阱不会影响器件的开启与关闭,但是会抑制器件的电流性能;掺杂杂质离子后的器件会发生电流崩塌效应,并且先后施加的漏极电压差越大电流崩塌效应越明显;杂质离子浓度的增加会增强电流崩塌效应,但是电流损失量会随着浓度增加到一定程度后趋于平缓;深能级的杂质离子可以使得电流崩塌效应减弱,但是漏极电流恢复时间比浅能级长。本论文研究了三种抑制电流崩塌效应的办法,分别为:通过补偿掺杂抑制杂质陷阱引起的电流崩塌效应、通过场板结构和新型器件CAVET抑制表面电荷引起的电流崩塌效应。研究发现,对ε-Ga2O3/m-Ga N HEMT的m-Ga N缓冲区左侧靠近源极区域作补偿掺杂后,器件的电流崩塌效应被显著抑制的同时还可以提高器件的漏极电流。场板结构可以显著的抑制由表面电荷引起的电流崩塌效应,并且场板越长效果越明显。此外,我们研究了三种不同类型CAVET的基本特性,结果表明CAVET抑制了由表面电荷引发的电流崩塌效应。
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