立方体gan材料及其异质结输运特性的相关研究

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1、107011111122768代号学号TN4公开分类号密级题（中、英文）目立方体GaN材料及其异质结输运特性的相关研究AStudyonTransportPropertyofCubicGaNMaterialanditsHeterojunction作者姓名时鹏指导教师姓名、职务冯倩副教授学科门类工学学科、专业微电子学与固体电子学提交论文日期二○一四年一月万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已

2、经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期:西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写

3、的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期:导师签名：日期:万方数据摘要摘要闪锌矿(立方体)GaN是现在还研究得比较少的材料，它可以应用于增强型器件和光学器件当中。它的一些优良特性应该引起研究人员的关注。它没有纤锌矿GaN强烈的极化电荷。本文以闪锌矿GaN材料为研究对象，对其体结构输运特性、闪锌矿AlGaN/GaN异质结中二维电子气输运特性、闪锌矿GaNHEMT特性进行了不同方法的研究。主要研究内容和成果如下：1用蒙特卡罗方法研究了闪锌矿GaN体结构的输运特性。通过确定电子在所加电场当中的自由飞行时

4、间、对自由飞行的处理、使用随机数的方式决定散射机制、选择散射终态以及分布函数的平均量统计等过程，获得了一个较为收敛的闪锌矿GaN体结构输运特性。电场较低时，电子漂移速度与电场成线性关系，当电场增加，电子漂移速度达到峰值并迅速下降，产生负阻。体结构中电子的迁移率随温度的增加会迅速的减小。2建立了闪锌矿AlGaN/GaN异质结中2DEG的输运模型，主要考虑了声学声子散射、调制掺杂远程杂质散射、合金无序散射、界面粗糙度散射、位错散射等。根据这个模型，我们研究了温度、二维电子气面密度、势垒层中调制杂质掺杂浓度、势垒层厚度、AlGaN势垒层中Al含量百分比对迁移率的影响。对于二维电子气面密度的

5、影响，迁移率曲线随着面密度的增加呈现出先上升后下降趋势，在11-2810cm处出现峰值。在2DEG浓度相同时，温度升高将会降低总迁移率。对于势垒层中Al含量对于迁移率的影响，迁移率随着Al含量x的增加而先增加后减小，在0.3左右出现了迁移率最大值。势垒层中掺杂浓度对迁移率浓度的影响，18-319-3在10cm到10cm范围内我们得到的结论是随着掺杂浓度增加，迁移率变化不大。3本文为了研究闪锌矿GaN构成器件之后的特性，引入了软件仿真的方法。对闪锌矿GaN构成的高电子迁移率晶体管进行了沟道内电子分布与掺杂浓度关系、沟道中电流与栅压的关系仿真，得到了低掺杂浓度可以导致低二维电子气浓度结

6、论，为制造增强型GaN器件创造了可能。在接下来得到的器件转移特性曲线中看到，我们得到了阈值电压大约为0.4V的增强型闪锌矿GaNHEMT器件。关键词：闪锌矿氮化镓二维电子气迁移率万方数据AbstractAbstractZincblendeGaNisstillamaterialwhichisstudiedverylittle.ItcanbeappliedinenhancedGaNHEMTandopticaldevice.Moreresearchersshouldtostudyit.IthasnosuchstrongpolarizationchargeaswurtziteGaN.This

7、paperstudiedthetransportcharacterofbulkzincblendeGaN,AlGaN/GaNheterostructures,andGaNHEMTcharacteristics.Themaincontentsandresultsareasfollows:1MonteCarlostochasticmethodwasappliedtostudybulkzincblendeGaNtransfercharacteristic.And