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作为第三代半导体材料,AlGaN/GaN以其高击穿场强、高电子饱和速度以及高二维电子气(2DEG)密度而引起人们的广泛兴趣。相比于传统的Si基器件,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在能量密度、开关速度、工作温度以及封装尺寸等方面具有明显的优势。其中增强型器件是目前GaN功率开关器件的研究热点,而传统的增强型AlGaN/GaN HEMT的阈值电压太低。因此本文对一种新型的高阈值电压AlGaN/GaN HEMT进行了研究,其主要内容如下:(1)分析传统的凹槽栅增强型AlGaN/GaN HEMT的工作原理,并进行该器件的流片实验。试验中对欧姆淀积工艺进行了改善,欧姆接触电阻为0.428Ω·mm;并开发出了一种高效率、低损伤的凹槽刻蚀法,刻蚀后材料表面的粗糙度为0.4 nm。制成的器件最大电流密度为624 mA/mm,阈值电压1.35 V,性能与同期的国际先进水平相当。(2)基于Sentaurus软件对三维围栅增强型AlGaN/GaN HEMT进行仿真分析。通过分析围栅的能带调控原理,阐述了2DEG、侧面导电通道的耗尽与形成。当器件宽度为60 nm时,器件的阈值电压为0.44 V,电流密度超过1.3 A/mm,由于三维栅极对异质结沟道具有更强的调控作用,器件的亚阈斜率低至75 mV/dec,最大跨导超过850 mS/mm。(3)提出了一种新型的三维隧穿增强型AlGaN/Ga N HEMT,并使用Sentaurus软件进行仿真分析。该器件利用源极肖特基金属形成的势垒阻断沟道,从而实现了增强型器件。重点研究了AlGaN势垒层厚度以及源极肖特基金属势垒高度对异质结导带结构的影响。器件的阈值电压高达3.38 V,电流密度超过500 mA/mm,且该器件具有天然的逆向导通性质,反向开启电压为0.79 V,最大反向电流超过800 mA/mm。