algan%2fgan+hemt电流崩塌机理研究

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1、分类号密级UDC学位论文AlGaN/GaNHEMT电流崩塌机理研究（题名和副题名）靳翀（作者姓名）指导教师姓名杨谟华教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称微电子学与固体电子学论文提交日期2006.1论文答辩日期2006.3学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席教授评阅人2006年1月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学

2、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作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要AlGaN/GaNHEMT的高频大功率应用在很大程度上受制于电流崩塌效应。本文以所制得HEMT样品为研究对象

3、，在分析其异质结特性的基础上，对电流崩塌效应机理作了探索性研究。首先，极化效应是III－N化合物异于其他III－V化合物的最大特征，因此对AlGaN/GaN异质结极化效应进行了分析。研究表明，极化效应有助于AlGaN表面自由电子向AlGaN/GaN异质结势阱堆积，形成高密度2DEG。其次，对器件制备的主要工艺欧姆接触和肖特基接触进行了实验研究，制得电流崩塌测试所需样品。在N2气氛700℃，800℃，900℃等不同温度下，对非故意掺杂GaN薄膜上Ti/Al/Ni/Au进行快速热退火处理，结果表明，900℃退火1min所得的比接触电阻最小，值为6.6×10－6Ω∙cm2；在GaN上淀积Ni

4、/Au合金，形成了整流特性良好的肖特基接触，导通电压约为0.5V，反向泄漏电流仅为10－8A量级。最后，针对所研制器件开展了电流崩塌效应研究。通过脉冲测试，发现了电流崩塌程度与脉冲频率、脉冲电平和脉冲宽度的依赖关系，该结果表明电流崩塌与陷阱相关；脉冲转移特性测试结果显示，与直流相比器件阈值电压几乎不变，由此确定相关的陷阱态位于栅漏间隔区表面；通过能带模拟，揭示了电流崩塌的机理是表面态俘获栅注入电子，耗尽沟道2DEG；同时，对栅延迟测试数据的分析表明，表面态俘获电子的释放速度由表面有损介质驰豫时间决定；通过在源端和漏端分别外接电阻，以模拟栅源和栅漏表面态俘获电子所造成的沟道电阻增大，研究

5、了二者对脉冲输出特性的不同作用，发现脉冲输出特性的饱和电流变小归因于栅源表面态俘获电子，脉冲输出特性膝电压增大源于栅漏表面态俘获电子。关键词：氮化镓，高电子迁移率晶体管，欧姆接触，电流崩塌，表面态I电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWidebandgapsemiconductorsareextremelyattractiveforthegamutofpowerelectronicsapplicationsfrompowerconditioningtomicrowavetransmittersforcommunicationsandradar.Ofthevariousmateria

6、lsanddevicetechnologies,theAlGaN/GaNhigh-electronmobilitytransistor(HEMT)seemsthemostpromising.However,theperformaceofAlGaN/GaNHEMTislimitedforthereasonsrelatedtomaterial,process,andreliability,suchasOhmiccontactandcurrentcollapse.Inthisthesis,thebasiccharacteristicsofAlGaN/GaNheterojuntionhaveb

7、eenanalyzed.ThenfabricationofAlGaN/GaNHEMTandcurrentcollapseareinvestigated.Ti/Al/Ni/AuohmiccontacttolowdopingGaNfilmisstudied.Thecontactresistancereducestotheminimumlevelof6.6×10－6Ω.cm2afterannealingfor1minat900℃;Thedeposit