復(fù)合勢壘高電子遷移率晶體管的研制與分析.pdf

1、GaN基功率放大器的線性度是其應(yīng)用于無線基站通訊系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)。獲得較寬電壓范圍的高跨導(dǎo)區(qū)域是提高器件的線性度的基本要求。本文采用能帶剪裁工程成功地制備了具有4V以上高跨導(dǎo)區(qū)電壓擺幅的AlGaN緩沖層復(fù)合勢壘高電子遷移率晶體管(HEMT)器件,為高線性度AlGaN/GaN HEMT器件的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　 本文首先通過自洽求解一維薛定諤/泊松方程,對復(fù)合勢壘結(jié)構(gòu)的能帶圖、載流子分布特性以及電子波函數(shù)進(jìn)行了模擬仿真。模擬結(jié)

2、果表明AlGaN緩沖層可以有效地抑制溝道電子向緩沖層的注入,顯著地降低載流子在副阱中的分布,將激發(fā)態(tài)的波函數(shù)完全限制在兩個溝道阱的耦合區(qū)中,可以有效地提高溝道耦合作用,改善器件的線性度；對復(fù)合勢壘層厚度優(yōu)化設(shè)計時,器件柵控能力主要依賴于主勢壘層,阱之間耦合作用的調(diào)制則主要取決于副勢壘。
　　 AlGaN/GaN HEMTS器件工作的穩(wěn)定性和可靠性離不開表面鈍化。原位生長具有與生俱來的高質(zhì)量界面,界面態(tài)密度相對較小。本文在常規(guī)異質(zhì)

3、結(jié)構(gòu)上采用MOCVD原位Si3N4鈍化技術(shù),成功地制備了具有較高電流水平的AlGaN/GaNHEMT器件,器件的飽和電流為928mA/mm@Vg=0V,峰值跨導(dǎo)為234mS/mm,fT為20.5GHz,fmax為35.75GHz。Si3N4層改善了器件歐姆接觸特性和肖特基特性,顯著地降低了緩沖層漏電,可以在不改變原有工藝的基礎(chǔ)上流片。對原位Si3N4層鈍化HEMT器件的柵延遲和電流崩塌測試結(jié)果表明,Si3N4層鈍化了器件表面的陷阱,可以

4、有效地抑制器件的電流崩塌效應(yīng)。
　　 本文著重開展了復(fù)合勢壘HEMT器件的制備和特性分析。復(fù)合勢壘結(jié)構(gòu)能夠有效地抑制柵泄漏電流并顯著地降低器件的電流崩塌效應(yīng)。CV測試結(jié)果表明器件存在強耦合阱,副阱由于AlGaN緩沖層引起的導(dǎo)帶提升,載流子密度很低。柵后低溫退火改善了器件的擊穿特性,因為退火鈍化了部分的快態(tài)陷阱。退火后金屬與AlGaN材料表面形成緊密的肖特基接觸,電子通過陷阱隧穿的通道減少,肖特基特性得到改善。器件變溫測試結(jié)果表明