透明柵AlGaN-GaN HEMT器件制備及特性分析.pdf

1、第三代半導(dǎo)體材料GaN具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、擊穿電壓大、遷移率高、電子飽和速度大等優(yōu)良特點(diǎn)。所以AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管(HEMT)在高溫、高頻、大功率半導(dǎo)體器件以及高亮度發(fā)光二極管、高性能紫外探測器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料因具有大的載流子濃度和光學(xué)禁帶寬度而表現(xiàn)出優(yōu)良的光電特性。本文對(duì)利用透明柵材料AZO(Al-doped ZincOxide)制作的透明柵結(jié)構(gòu)AlGaN/GaN HEMT器

2、件進(jìn)行了研究。
　　 論文首先分析了AlGaN/GaN的材料結(jié)構(gòu)，并對(duì)HEMT器件的基本工作機(jī)理進(jìn)行了介紹。在原理分析的基礎(chǔ)上完成了透明材料AZO做柵的HEMT器件的制備，并對(duì)其進(jìn)行了肖特基特性和直流特性分析。在透明材料AZO生長之前通過電子束蒸發(fā)淀積一層薄Ni(約10nm)，可以有效地減小柵泄漏電流，提高肖特基勢壘高度，改善肖特基特性，并且器件有著更大的飽和電流。
　　 本文還研究了快速熱退火、紫外光照以及電應(yīng)力對(duì)透明

3、柵HEMT器件的影響。研究表明，低溫退火可以顯著改善器件肖特基柵特性，尤其以300℃退火最為明顯，而400℃退火會(huì)導(dǎo)致器件特性嚴(yán)重退化。紫外光照致使器件結(jié)構(gòu)中的陷阱所俘獲的電子得到釋放，并且產(chǎn)生光生載流子，導(dǎo)致電流增大，但是光照撤除后特性不能完全恢復(fù)。器件在開態(tài)應(yīng)力下，溝道中熱電子向勢壘層和緩沖層躍遷被其中的陷阱所俘獲致使溝道二維電子氣(2DEG)的耗盡，導(dǎo)通電阻增大，從而導(dǎo)致器件飽和電流和峰值跨導(dǎo)的減小，以及漏端漏電的增大；而在關(guān)態(tài)應(yīng)