介質(zhì)調(diào)制AlGaN-GaN增強(qiáng)型器件模擬研究.pdf

1、當(dāng)前AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件中，由于天然存在的高濃度二維電子氣（2DEG），使得大部分的器件都屬于耗盡型器件。盡管人們已經(jīng)探索出來一些實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的方法，但尚未從理論上系統(tǒng)研究。針對這一問題，本文考慮離子注入、柵介質(zhì)及鐵電柵等作用完善了AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件的電荷控制模型。通過數(shù)值模擬的方法，探尋了利用柵介質(zhì)對器件特性進(jìn)行調(diào)制，并實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的三類方法。通過對三類模型分別模擬計算分析，對調(diào)制方法、實(shí)現(xiàn)條件、各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了

2、系統(tǒng)的分析和總結(jié)。主要研究結(jié)果如下：
　　第一類為利用離子摻雜柵介質(zhì)調(diào)制實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件。主要利用了摻雜了雜質(zhì)離子的柵介質(zhì)對溝道進(jìn)行調(diào)制。分別計算了SBA（Na:β-Al2O3）和F-處理Al2O3作為柵介質(zhì)的MIS HEMT的2DEG特性。發(fā)現(xiàn)SBA可使器件的閾值電壓右移，但難以真正實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件。而計算得到的F-離子注入的F：Al2O3/AlGaN/GaN可實(shí)現(xiàn)器件閾值電壓為+0.7V。對摻雜濃度、離子注入深度等方面的控制和調(diào)整

3、，閾值電壓可以有進(jìn)一步優(yōu)化的效果。
　　第二類為不同介電系數(shù)柵介質(zhì)MOS HEMT實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件。減薄AlGaN勢壘層可有效使閾值電壓正向移動。耗盡型向增強(qiáng)型器件轉(zhuǎn)變的臨界厚度為7nm左右。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。通過對比發(fā)現(xiàn)，選用低k材料更容易將溝道電子耗盡。回避了減薄AlGaN勢壘層會減小飽和電流的弊端，可更好地滿足實(shí)際使用的要求。
　　第三類為鐵電柵介質(zhì)調(diào)制實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件。利用鐵電材料作為柵介質(zhì)，利用鐵電材料外加電壓下極化反