AlGaN-GaN HEMT高場(chǎng)退化效應(yīng)與溫度特性研究.pdf

1、GaN具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高等特點(diǎn)，在高溫以及微波功率器件制造領(lǐng)域具有極大的潛力。其中，異質(zhì)結(jié)AlGaN/GaN的HEMT器件在微波大功率和高溫應(yīng)用方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一，但是仍未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，主要是由于對(duì)AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性問(wèn)題還需要更多的分析和研究。
　　 本文即在此背景下對(duì)AlGaN/GaN HEMT器件的高場(chǎng)應(yīng)力可靠性和溫度特性進(jìn)行了廣泛而且較

2、深入的研究。主要研究工作和成果如下：
　　 本文首先給出了自主研發(fā)的AlGaN/GaN HEMT完整的工藝流程，制造出了具有良好特性的藍(lán)寶石襯底和SiC襯底AlGaN/GaN HEMT；
　　 其次，本文對(duì)自行研制的AlGaN/GaN HEMT器件的高場(chǎng)退化效應(yīng)作了研究，重點(diǎn)研究了幾種典型高場(chǎng)應(yīng)力下的器件退化，得到器件關(guān)鍵參數(shù)隨應(yīng)力時(shí)間的退化規(guī)律。通過(guò)對(duì)器件分別施加變漏壓應(yīng)力和變柵壓應(yīng)力，研究應(yīng)力條件對(duì)器件退化的影響，結(jié)

3、果表明，器件在開(kāi)態(tài)和關(guān)態(tài)應(yīng)力下的退化機(jī)制各有側(cè)重：在開(kāi)態(tài)情況下，溝道熱電子效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，在關(guān)態(tài)情況下，則是柵電子注入效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。此外，結(jié)合已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了幾種改善高場(chǎng)退化效應(yīng)的措施，為改進(jìn)器件材料和工藝提供了指導(dǎo)方向；
　　 最后，對(duì)AlGaN/GaN HEMT的高溫特性以及熱存儲(chǔ)特性進(jìn)行了研究。研究表明：高溫情況下，材料遷移率下降是器件輸運(yùn)特性退化的主要原因；而短期熱存儲(chǔ)之后，器件性能的提高是由于陷阱對(duì)電子的釋放引起。