基于algan%2fgan+hemt微悬臂梁器件力电耦合性能测试及分析

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1、图书分类号TN304.2+3,TN306密级非密UDC621.3硕士学位论文基于AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁器件力电耦合性能测试及分析指导教师（姓名、职称）张文栋教授梁庭副教授申请学位级别工学硕士专业名称微电子学与固体电子学论文提交日期2012年6月5日论文答辩日期2012年6月1日学位授予日期2012年月日论文评阅人康爱国、王晓敏答辩委员会主席王军民2012年6月5日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

2、对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁器件

3、力电耦合性能测试及分析摘要目前Si材料中已经开始广泛应用结合场效应晶体管与悬臂梁结构的工艺以实现力电信号的转换。而高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor)作为场效应晶体管中的一种，具有大功率、低噪声、高频、高速等优点，因此也开始广泛应用于通信、电子等领域。而HEMT大多被制作成射频功率传感器及气体传感器的敏感单元。我们制备出了AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构，通过对HEMT微悬臂梁结构力电耦合特性进行实验验证和机理研究，为力敏传感器研究领域奠定了制造加工、实验测试和理论分析的发展基础。因此本毕业设计中

4、采用Si基AlGaN/GaNHEMT作为传感器结构中的敏感单元部分，并将微悬臂梁结构与AlGaN/GaNHEMT耦合，当外界应力作用在微加速度计上时，由于极化影响器件中二维电子气浓度，进而通过力电转换产生了更为灵敏的电学输出信号。文章主要进行了AlGaN/GaNHEMT的力学敏感结构的测试及其力电耦合特性的系统性研究分析。文中首先测试了AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构器件的I-V输出特性、转移特性，为此结构的验证设计提供了力学敏感测试方案的数据基础。测试结果显示，我们所设计的AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管的结构合理，同时，根据A

5、lGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构器件的力电耦合原理，设计出对AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构的静态特性、温度特性以及压阻特性进行测试的合理实验方案。主要包括以下几方面：通过测试与分析AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构的温度特性，可以得到其在同一栅压作用下，源漏电流随着温度的升高有降低的变化趋势，并计算了温度对压阻系数的影响，发现随着温度的升高压阻系数也存在逐渐降低的趋势；测试计算了AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构中栅压、源漏电流等信号量随外力变化的关系，并对HEMT不同工作区域进行了力学敏感特性的分析，得出了AlGaN/GaNH

6、EMT在I-V特性曲线上的饱和区内具有最为明显的力电变化结果；通过测试源漏电流的变化，得到外加压力导致压电极化的变化程度，进而分析沟道中2DEG浓度的调制作用；通过测试材料和结构本身的残余应力大小，分析了残余应力对器件与结构性能产生的影响，为下一步改进结构奠定理论基础；中北大学学位论文通过仿真结果与加压实验，测试并计算了AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构器件的压阻91(2.470.04)10Pa系数，其值为。通过对本文中结构的测试分析，表明了所设计的微悬臂梁结构合理，具有较高的灵敏度、压阻系数与良好的线性度。通过实验结果很好的验证了Al

7、GaN/GaNHEMT微悬臂梁结构能够作为加速度计传感器的敏感单元的可行性。为AlGaN/GaNHEMT微悬臂梁结构器件的力电耦合机理的深入研究提供了理论依据及研究基础。关键词：AlGaN/GaN异质结,HEMT，力电耦合，压阻系数中北大学学位论文TestandanalysisofperformanceofelectromechanicalcouplingbasedonAlGaN/GaNHEMTmicro-cantileverdeviceAbstractCurrentlytheFETcombinedwiththecantileverstructur

8、etoachievetheelectromechanicalconversionhasimportantapplicati