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In AlN/GaN HEMT的研制与特性分析

梁晓祯  
【摘要】:第三代半导体材料GaN具有击穿电压高、迁移率高、电子饱和速度大等优良特点。近年来AlGaN/GaN HEMT的研究已经取得很大的进展,但应力诱导的压电问题一直是AlGaN/GaN HEMT的主要问题之一。In组分为17%的InAlN能够与GaN完全匹配,消除压电极化,提高器件的可靠性。而InAlN/GaN HEMT的研究相对较少,尤其是在国内InAlN/GaN HEMT的研究才刚起步。在此背景下,本文主要针对InAlN/GaN HEMT进行了研究。 首先,本文完成了InAlN/GaN HEMT器件的研制,并测得有较好的直流和小信号特性。还对漏端的工艺进行了改进,研制出肖特基作漏端的AlGaN/GaN HEMT器件。肖特基作漏的器件在具有与常规器件相同功能的基础上,还使得击穿电压明显增大。而且,首次发现漏端肖特基的势垒高度越大,器件的击穿电压越大。 其次,对自主研制的InAlN/GaN异质结的陷阱进行了研究,通过电流崩塌和钝化前后材料方块电阻的变化,发现InAlN材料表面可能存在陷阱,并且利用肖特基的电容-电压的测试方法,对InAlN/GaN的陷阱密度进行了估算,然后采用低温退火的方法使得陷阱有一定的减少。此外,还研究了不同温度下退火对器件其它特性的影响。 最后,对InAlN/GaN HEMT器件的陷阱与温度的关系进行了研究,通过对肖特基的变温测试发现,肖特特表面陷阱或者势垒层陷阱随温度的升高而增多,并且这些陷阱的增多会使得器件的电流崩塌也变得严重。另外,分析了温度对器件直流特性的影响,随温度升高,二维电子气浓度变化不大,迁移率减小,材料的方阻、欧姆接触、器件的输出和转移都有不同程度的退化。


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