600V增強型GaN HEMT器件研究及設計.pdf

1、作為第三代半導體材料，氮化鎵(GaN)具有禁帶寬度寬、臨界擊穿電場大以及電子飽和速度高等優(yōu)點，且AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)會在異質(zhì)結(jié)界面處形成濃度較高的二維電子氣(Two Dimensional Electron Gas，2DEG)，因此GaN高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistors，HEMT)適合作為功率器件。然而，常規(guī)的GaN HEMT器件為耗盡型器件，且由于GaN材料本身泄露電流較大，

2、使得器件擊穿電壓不高，因此，為了將GaN HEMT器件應用于功率開關領域，高壓增強型GaN HEMT器件研究意義重大。
　　本文旨在設計性能優(yōu)越的600V增強型GaN HEMT器件。首先，以p-GaN柵極GaN HEMT器件為基本結(jié)構，采用二維仿真軟件SILVACO分析了p-GaN層、AlGaN勢壘層、柵漏間距、AlGaN緩沖層等結(jié)構參數(shù)對器件轉(zhuǎn)移特性、導通態(tài)Ⅳ特性、擊穿特性以及電容特性的影響，從而得出優(yōu)化的p-GaN柵極GaNH

3、EMT器件結(jié)構;此外，還針對p-GaN柵極GaN HEMT器件閾值電壓不夠高的缺點，進一步提出了一種絕緣埋層GaN HEMT器件，使得器件的閾值電壓提升了2.14倍。
　　本文還對600V增強型GaN HEMT器件在較高漏極偏壓下由于緩沖層缺陷所導致的電流崩塌效應展開了研究。研究表明，電子在柵極邊緣強電場的作用下注入緩沖層并被缺陷捕獲是造成電流崩塌效應的主要原因，高缺陷濃度和深能級缺陷都會導致電流崩塌效應加劇。最終，從減少注入緩沖