GaN基MSM结构紫外探测器光响应特性

在求解一维电流连续性方程和传输方程的同时考虑表面态陷阱的作用,获得了GaN基MSM结构紫外探测器在稳态光照下的电流随电压变化的解析解,从而导出了其光响应特性主要参数,并解释了电流和响应度随偏压变化的原因和光增益现象.将该模型应用于具体器件,实验测得饱和临界偏压约6 V,稳态电流6×10-8A,响应率0.085 7 A/W,与理论计算较吻合.     

GaN基HEMT器件的表面陷阱电荷输运过程实验研究

基于特制的无台面AlGaN/GaN HEMT,设计了一种实验方法,用以研究AlGaN/GaN外延表面陷阱态间的电荷输运过程。经实验证实,在器件电流崩塌效应中,存在表面陷阱电荷输运,并确定了相关时间常数。针对应力后电流崩塌驰豫过程,实验监测到小于0.1 s和大于10 s两类时间常数,其中较大的常数对应于表面陷阱电荷的输运过程。此结论可望用于对AlGaN/GaNHEMT电流崩塌效应进一步的理论探索和相关的器件研究。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

栅脉冲下AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

源于AlGaN/GaNHEMT器件的大量测试分析发现,栅脉冲条件下漏极电流比直流情况下减小了47%;随着信号频率的改变,漏极电流按μnCoxW[α (0.13 0.64f)VGS (0.13 0.32 f)VGS2](VGS-Vth)2/L的规律变化;脉冲信号宽度对漏电流崩塌影响较小.基于实验结果的理论分析认为,电子从栅极注入到栅漏之间并被表面态所俘获,在沟道中形成增加的耗尽层,使得沟道二维电子气浓度减小,从而导致形成电流崩塌效应的主要原因之一.该结论有助于AlGaN HEMT器件脉冲条件下电流崩塌效应理论解释和器件应用.     

AlGaN/GaN HEMT栅阶跃脉冲响应实验研究

通过对AlGaN/GaN HEMT漏极电流栅阶跃脉冲响应实验测试,发现栅脉冲相同时,HEMT开启时间在线性区随VDS增加而增加,而在饱和区随VDS增加而减小;在VDS一定时,器件开启时间随栅脉冲低电平的降低而增加。基于表面态电子释放过程与ID、VDS和阶跃脉冲之间关系的分析,提出了用快电子与慢电子释放两种过程来解释表面态电子弛豫,并建立漏极电流响应过程拟合算式。拟合得到与快、慢电子释放相关的时间常数分别为τ1=0.23s、τ2=1.38s,且拟合曲线与实验结果的最大误差不超过测试值的3%。该研究结果有助于电流崩塌机理的进一步探索。     

AlGaN/GaN HEMT击穿特性与受主陷阱相关性研究

通过计算沟道电场的分布,研究了受主陷阱对AlGaN/GaN HEMT器件击穿特性的影响.研究发现,有受主陷阱的条件下,漏端出现电场峰值,栅端电场峰值被大幅度削减.当Vg=0 V,Vd=60 V,受主陷阱浓度NA=1×10(17)cm-3时,栅端电场峰值与不加受主陷阱时相比可下降到56%.受陷阱电荷影响,当击穿电压大于某个电压时,漏端电场峰值超过栅端电场峰值,此时,击穿发生在漏端.该仿真结果修正了HEMT击穿总发生在栅端边缘处的传统看法.     

非故意掺杂GaN上Ti/Al/Ni/Au欧姆接触研究

基于圆形传输线模型,研究了背景载流子浓度为71016cm3的非故意掺杂GaN与Ti/Al/Ni/Au多层金属之间欧姆接触的形成。样品在N2气氛中,分别经过温度450,550,700,800,900℃的1 min快速热退火处理后发现,当退火温度高于700℃欧姆接触开始形成,随着温度升高欧姆接触电阻持续下降,在900℃时获得了最低比接触电阻6.6106O·cm2。研究表明,要获得低的欧姆接触电阻,需要Al与Ti发生充分固相反应,并穿透Ti层到达GaN表面;同时,GaN中N外扩散到金属中,在GaN表面产生N空位起施主作用,可提高界面掺杂浓度,从而有助于电子隧穿界面而形成良好欧姆接触。     

GaNHEMT栅源与栅漏表面态与电流崩塌相关性探讨

基于实验测试数据,综合分析了栅源、栅漏串联电阻增大后电流崩塌I-V曲线变化差异。研究表明:在脉冲测试条件下,RS增大,栅下沟道开启程度减弱,漏电流ID变小;RD增大,栅下沟道漏端等效漏电压减小,膝电压VKNEE变大。该实验结果可望通过RD与RS表征研究导致GaNHEMT电流崩塌的表面态变化。     

具有场板结构GaN HEMT电场分布解析模型

基于具有场板结构GaN HEMT器件物理和基本器件方程,导出了器件加场板前后表面电场分布和峰值电场解析模型。当场板长度LFP与绝缘层厚度tox最优时,GaN HEMT栅极边缘电场峰值可降低至未加场板时的22%;若保持峰值电场恒定,则其漏端电压可由没有场板时的50 V提高到加场板后的225 V,增幅高出4倍。该解析模型所导出的电场分布与国外新近发表的源于器件方程和经验公式的模拟和实验结果基本吻合,为GaN HEMT器件场板设计提供了理论依据。     

栅脉冲条件下GaN MESFET电子温度分布仿真

利用数值模拟仿真对GaNMESFET在栅脉冲条件下的电子温度分布进行了研究。结果表明,在器件的栅下靠近漏端一侧的沟道处电子温度最高,当栅脉冲电压为-18V时可达6223K,并且电子温度从最高点向四周逐渐降低最后与晶格温度(300K)达到一致。同时还发现,电子温度与电场方向和电子电流方向密切相关,电子温度的最高点并不在电场的极大值处,而是在电场方向与电子电流方向一致之处。