毫米波GaNHEMT物理模型研究.pdf

1、作為第三代半導(dǎo)體材料代表的GaN材料，相對(duì)來(lái)說(shuō)具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高以及高電子密度和高的電子遷移率等優(yōu)點(diǎn)，因此成為高溫、高頻、微波毫米波領(lǐng)域半導(dǎo)體器件的理想材料。近年來(lái)，GaN基高電子遷移率晶體管（HEMTs）在高頻大功率電路中的應(yīng)用越來(lái)越得到人們的肯定并引起科研工作者和半導(dǎo)體公司的廣泛研究。其中，AlGaN/GaN HEMT由于高的擊穿電壓和高的輸出功率密度尤其受到青睞。目前，對(duì)微波頻段的GaN HEMT物理模型和器件結(jié)構(gòu)的研究已

2、經(jīng)很多，但毫米波段的研究報(bào)道還比較少。本文主要圍繞毫米波段的AlGaN/GaN HEMT器件物理建模和場(chǎng)板技術(shù)展開(kāi)研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，本文選擇具有代表性的100nm柵長(zhǎng)毫米波AlGaN/GaN HEMT器件作為研究對(duì)象，建立了完善的物理模型，該模型考慮了器件的表面態(tài)、陷阱和自熱等效應(yīng)，仿真得到的DC和 RF特性曲線(xiàn)與器件實(shí)測(cè)結(jié)果吻合良好。利用該模型對(duì)器件的直流特性、頻率特性、擊穿特性和熱特性等進(jìn)行了仿真分析。<

3、br>　　其次，分析了器件物理結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)器件性能的影響，結(jié)果表明：柵源距離的增大會(huì)大幅降低器件的飽和輸出電流；柵漏距離的增大可以提高器件的擊穿電壓，但同時(shí)也會(huì)造成器件截止頻率的降低和膝電壓的增大。
　　最后，系統(tǒng)研究了場(chǎng)板技術(shù)在毫米波AlGaN/GaN HEMT器件中的應(yīng)用，分析了柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)、源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和柵源雙場(chǎng)板結(jié)構(gòu)對(duì)器件擊穿電壓的提高作用，并對(duì)柵場(chǎng)板和源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)場(chǎng)板長(zhǎng)度為0.2μm，距離勢(shì)壘層距離為40n