AlGaN/GaN肖特基势垒二极管制作工艺与器件特性研究

论文摘要

近十年来，宽禁带半导体电力电子器件已成为半导体领域的研究重点之一。AlGaN/GaN肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode，SBD）具有高压、大电流、大功率的优势，是一种非常有应用前景的电力电子器件。随着GaN基异质结材料生长技术和器件制作工艺不断完善，已有AlGaN/GaN SBD产品问世，但产品技术还远未成熟。本论文主要研究了制作AlGaN/GaN SBD的两个关键问题：表面处理对其欧姆接触的影响和机理，以及肖特基电极的优化和表面态的计算。欧姆接触是影响AlGaN/GaN SBD器件性能的关键因素之一。本论文研究了表面处理对欧姆接触质量的改善及其机理。比接触电阻率的测试结果表明，溶液处理可以降低比接触电阻率，结合XPS测试结果分析得出：溶液表面处理不但能够有效去除AlGaN表面的氧化层，而且能够生成钝化膜，有效降低表面态密度，进而降低电子隧穿势垒的高度，显著改善欧姆接触的质量。肖特基接触电极是AlGaN/GaN SBD中最为关键的工艺，电极尺寸、电极金属和半导体表面性质等都会影响其质量。本论文研究了器件正向导通电流和反向击穿随器件电极尺寸的变化规律，并且比较了Pt和Ni两种不同金属制作的肖特基电极的性能。同时，为了定量地研究表面态对器件性能的影响，本论文提出了一种改进的表面态等价电路模型，并通过实验和理论计算比较了表面处理前后肖特基势垒高度和表面态密度。结果表明，表面处理可以有效提高肖特基势垒高度，降低表面态密度，优化肖特基接触质量。

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摘要

Abstract

主要符号对照表

第1章绪论

1.1 电力电子器件概述

1.2 AlGaN/GaN SBD 的研究意义

1.3 AlGaN/GaN SBD 的研究现状及面临的问题

1.4 论文的主要研究内容

第2章 AlGaN/GaN SBD 工作原理及评测方法

2.1 AlGaN/GaN SBD 基本结构及工作原理

2.1.1 AlGaN/GaN SBD 基本结构

2.1.2 金属半导体接触

2.1.3 半导体表面性质对金属半导体接触的影响

2.1.4 AlGaN/GaN SBD 工作原理

2.2 AlGaN/GaN SBD 评测方法

2.2.1 I-V 测试

2.2.2 C-V 测试

2.3 本章小结

第3章表面处理对 AlGaN/GaN SBD 欧姆接触的影响

3.1 AlGaN/GaN SBD 的欧姆接触

3.2 欧姆接触的测试及分析方法

3.2.1 传输线模型

3.2.2 X 射线光电子能谱

3.3 表面处理对 AlGaN/GaN SBD 欧姆接触的影响及机理

3.3.1 实验过程

3.3.2 测试结果分析

3.4 本章小结

第4章 AlGaN/GaN SBD 的肖特基接触电极

4.1 AlGaN/GaN SBD 高质量肖特基接触电极的制作

4.1.1 器件制作工艺过程

4.1.2 器件图形尺寸的优化

4.1.3 器件肖特基电极金属的优化

4.2 AlGaN/GaN SBD 的表面态计算

4.2.1 表面态测试及计算原理

4.2.2 表面态计算模型

4.3.3 实验及计算结果

4.3 本章小结

第5章总结

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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