AlGaN／GaN二维电子气的特性研究

应用AlGaN/GaN异质结中的压电极化和自发极化边界条件自洽求解了薛定谔方程和泊松方程,求出异质结能带和二维电子气分布。研究了势垒层组分化、势垒层宽度、沟道层掺杂和栅电压变化对二维电子气特性的影响。着重研究了栅电压对二维电子气维性的控制作用,提出了使用薄势垒和重掺杂沟道的新HFET结构。     

蓝宝石衬底上AlGaN/GaN HEMT自热效应研究

建立了包含“自热效应”的A lG aN/G aN HEM T(高电子迁移率晶体管)直流I-V特性解析模型。从理论的角度分析了自热效应对A lG aN/G aN HEM T器件的影响,并同已有的实验结果进行了对比,符合较好。证明基于这种模型的理论分析适于A lG aN/G aN HEM T器件测试及应用的实际情况。     

括非耗尽势垒层的AlGaN/GaN MIS-HFET电荷控制解析模型

An analytical charge control model considering the insulator/AlGaN interface charge and undepleted AlGaN barrier layer is presented for AlGaN/GaN metal–insulator–semiconductor heterostructure field effect transistors (MIS-HFETs) over the entire operation range of gate voltage. The whole process of charge control is analyzed in detail and partitioned into four regions: I—full depletion, II—partial depletion, III—neutral region and IV—electron accumulation at the insulator/AlGaN interface. The results show that two-dimensional electron gas (2DEG) saturates at the boundary of region II/III and the gate voltage should not exceed the 2DEG saturation voltage in order to keep the channel in control. In addition, the span of region II accounts for about 50% of the range of gate voltage before 2DEG saturates. The good agreement of the calculated transfer characteristic with the measured data confirms the validity of the proposed model.     

AlGaN/GaN一维模型自洽求解和二维电子气特性研究

实现了一维Poisson-Schrodinger方程的自洽求解,在此基础上求出了AlGaN/GaN异质结导带结构和二维电子气分布。计算结果表明极化效应是形成高浓度电子面密度的主要因素。研究了AlGaN/GaN系统中隔离层厚度对二维电子气浓度的影响,并对计算结果进行了分析。     

AlGaN/GaN二维电子气的特性研究

应用 Al Ga N/Ga N异质结中的压电极化和自发极化边界条件自洽求解了薛定谔方程和泊松方程 ,求出了异质结能带和二维电子气分布。研究了势垒层组分比、势垒层宽度、沟道层掺杂和栅电压变化对二维电子气特性的影响。着重研究了栅电压对二维电子气特性的控制作用 ,提出了使用薄势垒和重掺杂沟道的新 HFET结构     

AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料生长及性质研究

基于能带理论设计并利用MOCVD技术在76.2 mm蓝宝石衬底上生长了不同GaN沟道层厚度的AlGaN/GaN/AlGaN双异质结材料.室温霍尔测试结果表明:双异质结材料的二维电子气面密度随沟道层厚度增加有所升高并趋于饱和;二维电子气迁移率则随沟道厚度增加明显升高.200 nm厚GaN沟道的双异质结材料方块电阻平均值3...     

AlGaN/GaN界面特性研究进展

GaN是一种宽禁带半导体材料,由于具有优越的热稳定性和化学稳定性,使这种材料和与其相关的器件可以工作在高温和恶劣的环境中,并可用于大功率微波器件。本文主要介绍AlGaN/GaN有关界面特性,该特性反映了纵向纳米尺度下的能带特性;从AlGaN/GaNHEMT设计出发,给出了材料性质和结构参数对AlGaN/GaN异质结二维电子气特性影响的研究结果;讨论了AlGaN/GaN界面2DEG载流子的输运性质;分析了材料缺陷对AlGaN/GaN界面2DEG性质的影响;指出了有待研究的问题和方向。     

AlGaN/GaN异质结极化行为与二维电子气

AlGaN/GaN异质结及其相关器件因其优越的电学特性成为近几年的研究热点.2DEG作为其特征与材料本身的极化现象关系密切.本文主要从晶体微观结构角度介绍AlGaN/GaN异质结极化现象的产生、机理和方向性,着重讨论极化对异质结界面处诱生的二维电子气的影响.极化不仅可提高2DEG的浓度,而且还能使其迁移率得到提高.     

AlGaN/GaN HFET的2DEG和电流崩塌研究(Ⅰ)

从不同的视角回顾和研究了A1GaN/GaN HFET的二维电子气(2DEG)和电流崩塌问题.阐述了非掺杂的AIGaN/GaN异质结界面存在2DEG的原动力是极化效应,电子来源是AlGaN上的施主表面态.2DEG浓度与AlGaN/GaN界面导带不连续性、AlGaN层厚和Al组分有密切关系.揭示了AlGaN/GaN HFET的2DEG电荷涨落受控于表面、界面和缓冲层中的各种缺陷及外加应力,表面空穴陷阱形成的虚栅对输入信号有旁路和延迟作用,它们导致高频及微波状态下的电流崩塌.指出由于构成电流崩塌因素的复杂性,各种不同的抑制电流崩塌方法都存在不足,因此实现该器件大功率密度和高可靠性还有很长的路要走.     

AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展

从欧姆接触形成的机理出发,介绍了在AlGaN/GaN HEMT中实现源和漏区欧姆接触的各种方法,如表面处理技术、金属化系统和重掺杂技术等.回顾了近年来这些方法的研究进展.     

基于蓝宝石衬底的高性能AlGaN/GaN二维电子气材料与HEMT器件

利用低压MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长了高性能的Al Ga N/Ga N二维电子气(2 DEG)材料,室温和77K温度下的电子迁移率分别为94 6和2 5 78cm2 /(V·s) ,室温和77K温度下2 DEG面密度分别为1.3×10 1 3和1.2 7×10 1 3cm- 2 .并利用Al Ga N/Ga N二维电子气材料制造出了高性能的HEMT器件,栅长为1μm,源漏间距为4 μm,最大电流密度为4 85 m A/mm(VG=1V) ,最大非本征跨导为170 m S/mm(VG=0 V) ,截止频率和最高振荡频率分别为6 .7和2 4 GHz     

AlGaN/GaN异质结构中二维电子气的高温输运性质

采用高温Hall测量仪对一个全应变和一个部分应变弛豫的AlGaN/GaN异质结构中2DEG的高温输运特性进行了研究,温度变化范围从室温到680K.研究结果表明:在高温段2DEG的迁移率主要受LO声子散射限制; 在室温,异质界面处的非均匀压电极化场对2DEG迁移率的散射也是一个主要的散射机制.同时,计算结果显示,随着温度升高,更多的电子跃迁到更高的子带,在更高的子带,其波函数逐渐扩展到AlGaN层内部以及GaN体内更深的位置,导致LO声子散射的屏蔽效应减弱且来自AlGaN层内的合金无序散射增强.     

High-temperature transport properties of 2DEG in AlGaN/GaN heterostructures

Transport properties of the two-dimensional electron gas (2DEG) in fully strained and partially strain-relaxed Al_0.22Ga_0.78N/GaN heterostructures at temperatures from 300 to 680 K have been investigated by Hall effect measurements. The 2DEG mobility was found to decrease rapidly with increasing temperature at the initial stage and then decrease slowly as temperature is further increased. Those features indicate strongly that the 2DEG mobility is primarily limited by LO phonon scattering processes at high temperatures. Meanwhile, the calculated results show that more electrons transfer to the higher-order sub-bands with increasing temperature, and hence the effect of screening on LO phonon scattering is weakened and the alloy scattering of the AlGaN layer on the 2DEG becomes stronger. Thus variation of 2DEG occupation in different sub-bands with increasing temperature also decreases mobility of the 2DEG.     

蓝宝石衬底AlGaNöGaN 功率HEM Ts 研制

基于蓝宝石衬底的高微波特性 Al Ga N/Ga N HEMTs功率器件 ,器件采用了新的欧姆接触和新型空气桥方案。测试表明 ,器件电流密度 0 .784A/mm,跨导 1 97m S/mm,关态击穿电压 >80 V,截止态漏电很小 ,栅宽 1 mm的器件的单位截止频率 ( f T)达到 2 0 GHz,最大振荡频率 ( fmax) 2 8GHz,2 GHz脉冲测试下 ,栅宽 0 .75 mm器件 ,功率增益1 1 .8d B,输出功率 3 1 .2 d Bm,功率密度 1 .75 W/mm。     

RF-MBE生长AlGaN/GaN极化感应二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术 (RF- MBE)在 C面蓝宝石衬底上外延了高质量的 Ga N膜以及 Al Ga N/Ga N极化感应二维电子气材料 .所外延的 Ga N膜室温背景电子浓度为 2× 10 1 7cm- 3 ,相应的电子迁移率为 177cm2 /(V· s) ;Ga N (0 0 0 2 ) X射线衍射摇摆曲线半高宽 (FWHM)为 6′;Al Ga N/Ga N极化感应二维电子气材料的室温电子迁移率为 730 cm2 /(V· s) ,相应的电子气面密度为 7.6× 10 1 2 cm- 2 ;用此二维电子气材料制作的异质结场效应晶体管 (HFET)室温跨导达 5 0 m S/mm (栅长 1μm) ,截止频率达 13GHz(栅长 0 .5 μm)     

RF-MBE生长AlN/GaN超晶格结构二维电子气材料

用射频等离子体辅助分子束外延技术( RF- MBE)在c面蓝宝石衬底上外延了高质量的Ga N膜以及Al N/Ga N超晶格结构极化感应二维电子气材料.所获得的掺Si的Ga N膜室温电子浓度为2 .2e1 8cm- 3,相应的电子迁移率为2 2 1cm2 /( V·s) ;1μm厚的Ga N外延膜的( 0 0 0 2 ) X射线衍射摇摆曲线半高宽( FWHM)为7′;极化感应产生的二维电子气室温电子迁移率达到10 86cm2 /( V·s) ,相应的二维电子气面密度为7.5e1 2 cm- 2 .     

AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管解析模型

基于电荷控制理论,考虑到极化效应和寄生漏源电阻的影响,建立了能精确模拟AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管直流I-V特性和小信号参数的解析模型.计算表明,自发极化和压电极化的综合作用对器件特性影响尤为显著,2V栅压下,栅长为1μm的Al_0.2Ga_0.8N/GaN HEMT获得的最大漏电流为1370mA/mm;降低寄生源漏电阻可以获得更高的饱和电流、跨导和截至频率.模拟结果同已有的测试结果较为吻合,该模型具有物理概念明确且算法简单的优点,适于微波器件结构和电路设计.     

Transport coefficients of AlGaN/GaN heterostructures

We have experimentally determined the effective mass (m*) of GaN, the classical (τ _c), and quantum (τ _q) scattering times for a two-dimensional electron gas residing at the interface of an AlGaN/GaN heterostructure, using the Shubnikovde Haas effect. The ratio of the two scattering times, τ _c/τ _q, suggests that, at low temperatures, the scattering mechanism limiting the mobility is due to remote ionized impurities located in AlGaN. This study should provide sample growers with information useful for improving the quality of the nitride heterostuctures.     

高跨导AlGaN/GaN HEMT器件

报道了生长在蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN HEMT器件的制造工艺以及在室温下器件的性能.器件的栅长为1.0μm,源漏间距为4.0μm.器件的最大电流密度达到1000mA/mm,最大跨导高达198mS/mm,转移特性曲线表现出增益带宽较宽的特点.同时由所测得的S参数推出栅长为1.0μm器件的截止频率(fT)和最高振荡频率(fmax)分别为18.7GHz和19.1GHz.