AlGaN/GaN HEMT肖特基接触技术研究

论文摘要

肖特基接触是AlGaN/GaN HEMT的关键因素之一,国内外对其还鲜有研究,本文对AlGaN/GaN异质结上的肖特基接触作了详细的研究。首先,在经典的肖特基电流输运理论基础上,对制作在AlGaN/GaN HEMT上的肖特基栅的变温I-V测试和C-V测试,采用函数优化的方法对I-V-T,C-V-T曲线进行了分析,并针对AlGaN/GaN异质结肖特基栅给出了一种更为实用的参数提取方法。同时在此基础上将串联电阻Rs作为电流的函数对肖特基接触I-V特性方程进行了修正,得到了很好的拟合曲线。试验表明,导带底下0.26eV的电子陷阱能级在高温下能够辅助电子进行隧穿。通过分析肖特基泄漏电流在300～550K之间的变化规律,得出450K附近是AlGaN/GaN肖特基泄漏电流由碰撞电离向隧穿电流机制变化的转换温度。接着,我们利用电镜扫描（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对高温退火前、后的肖特基接触界面进行深入分析,发现器件经过高温退火后,肖特基接触得到明显改善,从而器件的特性也得到提高。

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Abstract

第一章绪论

1.1 GaN 材料简介

1.2 GaN 电子器件与AlGaN/GaN HEMT 研究进展

1.2.1 GaN 电子器件

1.2.2 AlGaN/GaN HEMT 研究进展

1.2.3 GaN 肖特基二极管与HMET 器件制作的关键工艺

1.2.4 本文中Ni-Au 肖特基接触的制作过程

1.3 本论文研究意义以及主要研究内容

1.3.1 本文的研究意义

1.3.2 本文的主要研究内容

第二章金属半导体肖特基接触的基本理论

2.1 金属和半导体接触的基本理论

2.1.1 金属和半导体的功函数

2.1.2 接触电势差

2.2 肖特基势垒

2.2.1 Schottky-Mott 理论

2.2.2 镜像力势垒下降效应

2.2.3 隧穿效应的影响

2.3 本章小结

第三章 AlGaN/GaN 肖特基结参数分析与电流运输机理研究

3.1 肖特基接触电流输运的基础理论

3.1.1 电流输运机制

3.1.2 热电子发射和扩散理论

3.1.3 考虑隧道电流的热电子发射理论

3.1.4 复合理论与空穴注入理论

3.2 参数的提取方法

3.2.1 I-V 测试提取势垒高度和理想因子的方法

D 的方法'>3.2.2 C-V 测试提取势垒高度和掺杂浓度 N_D的方法

3.2.3 本文中所用参数提取方法

3.3 基于I-V-T 和C-V-T 的AlGaN/GaN 肖特基结电流输运机理研究

3.3.1 GaN 肖特基电流输运机理研究概况

3.3.2 试验与测试设计

3.3.3 试验结果分析与讨论

3.3.4 结论

3.4 AlGaN/GaN 异质结肖特基特性研究

3.4.1 AlGaN/GaN 异质结Ni/Au 肖特基中的拐弯现象

3.4.2 Al 组分对肖特基接触的影响

3.4.3 位错对肖特基接触特性的影响

3.5 本章小结

第四章 AlGaN/GaN HEMT 肖特基高温退火机理研究

4.1 肖特基高温退火机理研究的背景

4.2 AlGaN/GaN HEMT 肖特基器件的制备

4.2.1 AlGaN/GaN 异质结材料的制备

4.2.2 AlGaN/GaN HEMT 器件的制备

4.3 AlGaN/GaN HEMT 肖特基器件的制备

4.3.1 AlGaN/GaN HEMT 肖特基退火实验

4.3.2 AlGaN/GaN HEMT 肖特基退火分析

4.4 本章小结

第五章结束语

致谢

参考文献

作者攻读硕士期间的研究成果和参加的科研项目

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