AlGaN-GaN HEMT高場退化效應與溫度特性研究.pdf

1、GaN具有禁帶寬度大、擊穿場強高、熱導率大、電子飽和漂移速度高等特點，在高溫以及微波功率器件制造領域具有極大的潛力。其中，異質結AlGaN/GaN的HEMT器件在微波大功率和高溫應用方面均具有明顯的優(yōu)勢，已經成為當前研究的熱點之一，但是仍未實現商業(yè)化，主要是由于對AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性問題還需要更多的分析和研究。
　　 本文即在此背景下對AlGaN/GaN HEMT器件的高場應力可靠性和溫度特性進行了廣泛而且較

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寶石襯底和SiC襯底AlGaN/GaN HEMT；
　　 其次，本文對自行研制的AlGaN/GaN HEMT器件的高場退化效應作了研究，重點研究了幾種典型高場應力下的器件退化，得到器件關鍵參數隨應力時間的退化規(guī)律。通過對器件分別施加變漏壓應力和變柵壓應力，研究應力條件對器件退化的影響，結

3、果表明，器件在開態(tài)和關態(tài)應力下的退化機制各有側重：在開態(tài)情況下，溝道熱電子效應占優(yōu)勢，在關態(tài)情況下，則是柵電子注入效應占優(yōu)勢。此外，結合已有的實驗結果，提出了幾種改善高場退化效應的措施，為改進器件材料和工藝提供了指導方向；
　　 最后，對AlGaN/GaN HEMT的高溫特性以及熱存儲特性進行了研究。研究表明：高溫情況下，材料遷移率下降是器件輸運特性退化的主要原因；而短期熱存儲之后，器件性能的提高是由于陷阱對電子的釋放引起。