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文檔簡介
1、GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)器件已經表現(xiàn)出了出色的微波功率性能,A1GaN/GaNHEMT器件被認為是1—50GHz頻率范圍內理想的微波功率器件。但是,仍然存在兩個問題嚴重阻礙了其在微波大信號領域的發(fā)展,一個電流崩塌,一個是擊穿電壓。 本文即在此背景下對GaNHEMT器件采用場板結構對器件造成的一系列影響進行了研究,同時鑒于利用鈍化工藝來抑制電流崩塌會引起器件擊穿電壓的下降,研究并得出了采用場板結構能夠有效地抑制電流崩塌
2、。主要研究結果如下: 1、研究了場板提高擊穿電壓的機理。 研究并說明了采用場板能夠調制電場在近漏端柵邊緣的分布并減小電場強度峰值,從而提高器件擊穿電壓的機理,同時說明了影響擊穿電壓最重要的三個尺寸參數(shù)與兩個材料參數(shù)。 2、成功實現(xiàn)了對GaN基HEMT器件與FP—HEMT器件的仿真并給出對比分析。 利用ATLAS軟件對GaN基HEMT器件與FP—HEMT器件進行了仿真對比,研究并分析了二者在Ⅰ—Ⅴ特性,頻率
3、特性上的區(qū)別,說明了采用場板后在上述兩方面有略微的下降;研究并分析了有場板與無場板時HEMT器件的電場分布,說明了采用場板后,的確能調制近漏端柵邊緣的電場分布并在場板邊緣處出現(xiàn)一個新的峰值從而降低了最大峰值;研究并分析了鈍化層厚度對電場分布的影響,說明存在一個最佳值使得電場峰值最小。 3、研究了GaNHEMT器件發(fā)生擊穿的區(qū)域 通過ATLAS軟件對GaNHEMT器件在不同區(qū)域的電場分布進行了模擬對比,發(fā)現(xiàn)在A1GaN/G
4、aN界面處的電場峰值最大,并從理論上解釋了GaNHEMT器件發(fā)生擊穿區(qū)域出現(xiàn)在A1GaN/GaN界面處的原因。 4、研究了不同擊穿電壓的測量方法。 通過研究并對比了不同擊穿電壓的測量方法,例如圖際上最流行,最簡單的二端法,最接近擊穿機理的硬擊穿法等。說明了三端法中的DCIT方法是比較好的一種方法,因為既能夠避免二端法所存在的弊端,又能兼顧實際的器件工作狀態(tài),還能夠保護器件,不燒毀器件。 5、成功制造出了高性能的A
5、1GaNFP—HEMT器件,并對其進行了深入的分析與研究。 對藍寶石襯底的A1GaN/GaNFP—HEMT器件和同一基片上制作的常規(guī)HEMT器件的直流特性進行了測量對比分析,表明了最大飽和電流密度與跨導有一定的下降,并與模擬仿真結果進行了對比,說明了二者有較好的符合。 通過對比了常規(guī)HEMT器件,鈍化后HEMT器件以及FP—HEMT器件的擊穿電壓與同一條件下的電流崩塌情況,說明了采用場板結構能很好的解決GaN基HEMT器
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