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AlGaN/GaN HEMT肖特基接触技术研究

作　者: 王欣娟
导　师: 郝跃
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: AlGaN/GaN HEMT 肖特基接触理想因子势垒高度退火
分类号: TN311.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 GaN 材料简介  9-11
  1.2 GaN 电子器件与AlGaN/GaN HEMT 研究进展  11-17
    1.2.1 GaN 电子器件  11-13
    1.2.2 AlGaN/GaN HEMT 研究进展  13-15
    1.2.3 GaN 肖特基二极管与HMET 器件制作的关键工艺  15-16
    1.2.4 本文中Ni-Au 肖特基接触的制作过程  16-17
  1.3 本论文研究意义以及主要研究内容  17-19
    1.3.1 本文的研究意义  17
    1.3.2 本文的主要研究内容  17-19
第二章金属半导体肖特基接触的基本理论  19-27
  2.1 金属和半导体接触的基本理论  19-20
    2.1.1 金属和半导体的功函数  19
    2.1.2 接触电势差  19-20
  2.2 肖特基势垒  20-25
    2.2.1 Schottky-Mott 理论  20-23
    2.2.2 镜像力势垒下降效应  23-25
    2.2.3 隧穿效应的影响  25
  2.3 本章小结  25-27
第三章 AlGaN/GaN 肖特基结参数分析与电流运输机理研究  27-45
  3.1 肖特基接触电流输运的基础理论  27-31
    3.1.1 电流输运机制  27-28
    3.1.2 热电子发射和扩散理论  28-29
    3.1.3 考虑隧道电流的热电子发射理论  29-30
    3.1.4 复合理论与空穴注入理论  30-31
  3.2 参数的提取方法  31-34
    3.2.1 I-V 测试提取势垒高度和理想因子的方法  31-32
    3.2.2 C-V 测试提取势垒高度和掺杂浓度 N_D 的方法  32-33
    3.2.3 本文中所用参数提取方法  33-34
  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  34-39
    3.3.1 GaN 肖特基电流输运机理研究概况  34-35
    3.3.2 试验与测试设计  35
    3.3.3 试验结果分析与讨论  35-38
    3.3.4 结论  38-39
  3.4 AlGaN/GaN 异质结肖特基特性研究  39-43
    3.4.1 AlGaN/GaN 异质结Ni/Au 肖特基中的拐弯现象  39-40
    3.4.2 Al 组分对肖特基接触的影响  40-43
    3.4.3 位错对肖特基接触特性的影响  43
  3.5 本章小结  43-45
第四章 AlGaN/GaN HEMT 肖特基高温退火机理研究  45-55
  4.1 肖特基高温退火机理研究的背景  45
  4.2 AlGaN/GaN HEMT 肖特基器件的制备  45-48
    4.2.1 AlGaN/GaN 异质结材料的制备  45-46
    4.2.2 AlGaN/GaN HEMT 器件的制备  46-48
  4.3 AlGaN/GaN HEMT 肖特基器件的制备  48-54
    4.3.1 AlGaN/GaN HEMT 肖特基退火实验  48-50
    4.3.2 AlGaN/GaN HEMT 肖特基退火分析  50-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章结束语  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
作者攻读硕士期间的研究成果和参加的科研项目  63-64

AlGaN/GaN HEMT肖特基接触技术研究

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