algangan hemt结构mocvd生长及其对器件影响研究

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1、中文图书分类号：O484密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：AlGaN/GaNHEMT结构MOCVD生长及其对器件影响研究论文作者：王凯学科：电子科学与技术指导教师：邢艳辉副教授论文提交日期：2016年4月28日UDC:38学校代码：10005中文图书分类号：O484学号：S201302050密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文AlGaN/GaNHEMT结构MOCVD生长题目：及其对器件影响研究STUDYONTHEGROWTHOFALGAN/GANHEMT英文题目：STRUCTUREBYMOCVDFORHEMTD

2、EVICES论文作者：王凯学科：电子科学与技术研究方向：半导体光电子学申请学位：工学硕士指导教师：邢艳辉副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明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，也不包含为获得北京工业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作了明确的说明并表示了谢意。签名：王凯日期：2016年06月01日关于论文使用授权的说明本人完全了解北

3、京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：王凯日期：2016年06月01日导师签名：邢艳辉日期：2016年06月01日摘要摘要近年来AlGaN/GaNHEMT器件由于其在高频、高压、大功率器件方面表现出的独特优势而受到广泛的关注。AlGaN/GaNHEMT器件的研究水平和材料的质量息息相关，因而本论文主要研究了AlGaN/GaNHEMT结构的外延及其对器件的影响，首先在蓝宝石衬底上外延了高阻GaN以及AlGaN/G

4、aNHEMT结构，并研究了高阻GaN对HEMT器件的影响；鉴于Si衬底的诸多优势，随后研究了Si衬底上外延GaN材料；最后在Si衬底上外延了AlGaN/GaNHEMT结构，并制备成器件。主要内容如下：1.研究了Cp2Fe流量对高阻GaN特性的影响。研究结果表明Fe杂质在GaN3+/2+材料中引入的Fe深受主能级，能够补偿背景载流子浓度从而实现高阻，而且Fe杂质在GaN材料中引入了起受主作用的刃位错，在一定程度上也补偿了背景载流子浓度。在一定范围内，GaN材料方块电阻随Cp2Fe流量增加而增加，10Cp2Fe流量为75sccm时，相应方块电阻高达1×10Ω/□。继续增加Cp2Fe流量

5、到100sccm时，方块电阻增加不再明显，另外增加Cp2Fe流量也会导致材料质量下降，表面更加粗糙。2.研究了掺Fe高阻GaN层厚度对HEMT器件的影响。选取Cp2Fe流量为75sccm，外延了不同掺Fe高阻GaN层厚度的AlGaN/GaNHEMT结构，并制备成器件，HEMT器件均具有良好的夹断以及栅控特性，并且增加掺Fe高阻GaN层厚度使得HEMT器件的击穿电压提高了39.3%，同时对器件的转移特性影响较小。3.研究了HT-AlN缓冲层生长压力对Si衬底上外延GaN材料的影响。研究发现HT-AlN缓冲层生长压力对GaN材料的表面形貌以及结构特性有较大的影响。通过优化生长压力，我们

6、获得了1μm厚的无裂纹GaN薄膜。其XRD测试的（0002）面和（10-12）面FWHM分别为735和778arcsec。通过拉曼光谱测试计算得到的张应力为0.437GPa。4.研究了HT-AlN缓冲层TMAl源流量对Si衬底上外延GaN材料的影响。研究发现HT-AlN缓冲层TMAl源流量对GaN材料的表面形貌、结构特性以及光学特性有较大的影响。通过优化TMAl源流量，我们获得了1μm厚的无裂纹GaN薄膜。其XRD测试的（0002）面和（10-12）面FWHM分别为547和563arcsec。通过拉曼光谱测试计算得到的张应力为0.4GPa。在5μm×5μm扫描区域下，AFM测得的R

7、MS粗糙度为0.539nm。5.在Si衬底上外延了AlGaN/GaNHEMT结构，并且将其制备成器件。实I北京工业大学工学硕士学位论文验结果表明，HEMT结构具有较好的晶体质量、较平滑的表面形貌和较小的张12-22应力，同时其二维电子气面浓度为7.38×10cm、迁移率为1560cm/V·s。HEMT器件具有良好的栅控特性，其阈值电压为-4.4V，击穿电压为575V。关键词：氮化镓；金属有机化合物化学气相沉积；高电子迁移率晶体管IIAbstractAbstractIn