氮化物异质结电子气的二维特性和迁移率 被引量：14

1

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-6,12,共7页

从自洽求解薛定谔方程出发,计算了氮化物异质结中的二维电子气、退局域态和二维表面态。研究了电子气二维特性与迁移率间的关联。用电子气的二维特性和沟道电子向表面态溢出模型解释了室温和低温下迁移率随电子浓度变化的行为。以电子... 从自洽求解薛定谔方程出发,计算了氮化物异质结中的二维电子气、退局域态和二维表面态。研究了电子气二维特性与迁移率间的关联。用电子气的二维特性和沟道电子向表面态溢出模型解释了室温和低温下迁移率随电子浓度变化的行为。以电子迁移率与异质结构间的关联为依据,提出了优化设计异质结构来增大电子迁移率和降低迁移率随电子浓度变化的新思路。 展开更多

关键词 :铝镓氮/氮化镓异质结 电子气的二维特性 退局域态 二维表面态 迁移率 子带间散射

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氮空位在纳米GaN颗粒和InGaN AlGaN双异质结中的聚集(英文)

2

作者 张泽 王岩国 李辉 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期253-258,共6页

直流放电等离子法制备纳米GaN颗粒中的氮缺乏可导致空位形成。在电子显微观察的电子辐照条件下 ,这些N 空位将进一步凝聚 ,形成一个a =2 2 0 9nm ,b =3 82 6nm ,c=1 0 3 7nm ,α =β =γ =90°的调制结构。随着电子辐照剂量增加 ... 直流放电等离子法制备纳米GaN颗粒中的氮缺乏可导致空位形成。在电子显微观察的电子辐照条件下 ,这些N 空位将进一步凝聚 ,形成一个a =2 2 0 9nm ,b =3 82 6nm ,c=1 0 3 7nm ,α =β =γ =90°的调制结构。随着电子辐照剂量增加 ,纳米颗粒中心将出现空洞 ,同时使该区的金属镓离子迁移到颗粒的表面。电子显微分析及分子力学理论计算表明 ,这种新的调制结构系空位的有序排列所致。在此基础上 ,进一步研究了InGaN AlGaN的双异质结薄膜结构中直径约为 5 0nm的空洞存在与发光失效的关系 ,讨论了N 展开更多

关键词 氮空位 GaN InGaN/AlGaN 双异质结 聚集 氮化镓 氮铟镓 铝镓氮 纳米颗粒 调制结构 高分辨透射电子显微术 选区电子衍射 分子力学

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AlGaN／GaN异质结构中的极化工程 被引量：2

3

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期334-339,共6页

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了AlGaN/GaN量子阱电子气密度随Al组份比、势垒层厚度和栅压的变化,比较了能带带阶和极化电荷对沟道阱能带和电子气特性的影响,研究了在势垒层和缓冲层中夹入AlN及InGaN薄层的作用,计算了AlGaN/... 从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了AlGaN/GaN量子阱电子气密度随Al组份比、势垒层厚度和栅压的变化,比较了能带带阶和极化电荷对沟道阱能带和电子气特性的影响,研究了在势垒层和缓冲层中夹入AlN及InGaN薄层的作用,计算了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结的能带,最后探讨了势垒层能带的优化设计,提出了剪裁势垒层能带来钝化表面的新方法。 展开更多

关键词 铝镓氮 氮化镓异质结 极化掺杂 能带剪裁 表面钝化新方案

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用异质结构控制GaN阴极电子发射 被引量：1

4

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期517-523,560,共8页

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了GaN异质结构上偏压变化时异质结电场的变化。发现异质结量子阱能把外电场屏蔽在异质界面以外。利用这种异质结量子阱的屏蔽效应,可以使外电场都降落在异质结表面来控制表面势。为了把表面电... 从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了GaN异质结构上偏压变化时异质结电场的变化。发现异质结量子阱能把外电场屏蔽在异质界面以外。利用这种异质结量子阱的屏蔽效应,可以使外电场都降落在异质结表面来控制表面势。为了把表面电势剪裁成半导体阴极所需的陡直下降的电势结构,进一步深入研究了双势垒异质结的电场结构,发现外面的异质结能屏蔽里面异质结的势垒。利用这种双势垒异质结的屏蔽效应设计出可由偏压直接控制电子亲合势的异质结构,从而为半导体阴极开辟出一条新的研究途径。 展开更多

关键词 半导体阴极 铝镓氮 氮化镓异质结中的屏蔽效应 阴极表面电势剪裁 偏压控制电子亲合势的阴极

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一种考虑自热效应的AlGaN/GaN HEMT大信号模型 被引量：1

5

作者 王林 王燕 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期13-15,75,共4页

当AlGaN/GaN HEMT输出高功率密度时,器件沟道温度的升高将引起电流的下降(自热效应)。提出了一种针对AlGaN/GaN HEMT改进的大信号等效电路模型,考虑了HEMT自热效应,建立了一种改进的大信号I-V特性模型,仿真结果与测试结果符合较好,提高... 当AlGaN/GaN HEMT输出高功率密度时,器件沟道温度的升高将引起电流的下降(自热效应)。提出了一种针对AlGaN/GaN HEMT改进的大信号等效电路模型,考虑了HEMT自热效应,建立了一种改进的大信号I-V特性模型,仿真结果与测试结果符合较好,提高了大信号模型的精度。 展开更多

关键词 铝镓氮/氮化镓异质结场效应晶体管 自热效应 等效电路 大信号模型

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通孔结构Si衬底AlGaN/GaN HFET的热特性模拟

6

作者 文于华 范冰丰 +2 位作者 骆思伟 王钢 刘扬 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期112-115,共4页

使用有限元软件ANSYS,对通孔结构Si衬底Al GaN/GaN HFET进行了热特性模拟。首先,根据器件结构建立了以栅极为热源的分析模型。然后,通过改变衬底材料、衬底厚度、栅间距以及通孔深度,分别研究了两栅指结构HFET的峰值温度和热阻。最后,... 使用有限元软件ANSYS,对通孔结构Si衬底Al GaN/GaN HFET进行了热特性模拟。首先,根据器件结构建立了以栅极为热源的分析模型。然后,通过改变衬底材料、衬底厚度、栅间距以及通孔深度,分别研究了两栅指结构HFET的峰值温度和热阻。最后,对由两栅指结构扩展得到的多栅指结构HFET进行了模拟。结果表明,衬底材料、衬底厚度、栅间距和通孔深度对器件的热特性均有明显的影响,选择合适的参数有利于改善器件的性能;当栅指数目增加时,器件的峰值温度增大,散热趋向于困难。 展开更多

关键词 铝镓氮/氮化镓 异质结场效应管 ANSYS 通孔结构

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AlGaN/GaN HFET的优化设计 被引量：3

7

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期163-169,共7页

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了不同掺杂方式下异质结能带和二维电子气的行为。发现掺杂能剪裁异质结能带的弯曲度、控制电子气的二维特性和浓度。在此基础上研究了不同掺杂方式的掺杂效率。通过掺杂和势垒结构的优化设计,... 从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了不同掺杂方式下异质结能带和二维电子气的行为。发现掺杂能剪裁异质结能带的弯曲度、控制电子气的二维特性和浓度。在此基础上研究了不同掺杂方式的掺杂效率。通过掺杂和势垒结构的优化设计,得出了用δ掺杂加薄AlN隔离层的结构,既提高了电子气浓度,又保持电子气的强二维特性。从电子气浓度和栅对电子气的控制力度出发,提出了HFET势垒优化设计中的电子气浓度与势垒层厚度乘积规则。依据二维表面态理论,研究了表面态随帽层掺杂结构的变化。从前述乘积规则和表面态变化出发进行了内、外沟道异质结构的优化设计。优化结构既提高了电子气浓度和跨导,降低了欧姆接触电阻,又抑制了电流崩塌。 展开更多

关键词 铝镓氮/氮化镓异质结场效应管 优化设计 势垒层掺杂效率 电子气浓度与势垒层厚度乘积 表面态 无电流崩塌设计

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AlGaN/GaN界面特性研究进展 被引量：5

8

作者 郝跃 张金凤 《微纳电子技术》 CAS 2002年第10期1-7,共7页

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AlGa... 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。 展开更多

关键词 ALGAN/GAN异质结 二维电子气 表面特性 氮化镓 铝镓氮三元化合物

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AlInN三明治势垒GaN HFET 被引量：1

9

作者 薛舫时 孔月婵 +3 位作者 董逊 周建军 李忠辉 陈辰 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期421-428,472,共9页

介绍了国际上AlInN势垒HFET的最新发展。从器件性能分析中发现这种新势垒显著提高了沟道电子气密度,增大了强场漂移速度,消除应变提高了器件可靠性和热稳定性,能在高温下有效工作,使GaN HFET研究走上新的台阶。但是薄势垒引起的大栅流... 介绍了国际上AlInN势垒HFET的最新发展。从器件性能分析中发现这种新势垒显著提高了沟道电子气密度,增大了强场漂移速度,消除应变提高了器件可靠性和热稳定性,能在高温下有效工作,使GaN HFET研究走上新的台阶。但是薄势垒引起的大栅流和电流崩塌是阻碍器件性能提高和实际应用的主要瓶颈。利用AlInN/AlGaN异质界面的大能带带阶和强极化电荷来剪裁能带,设计出新的三明治势垒,满足内、外沟道和欧姆接触势垒的要求。可望消除上述瓶颈,使AlInN势垒GaN HFET付诸实用。 展开更多

关键词 铝铟氮/氮化镓异质结场效应管 铝铟氮三明治势垒 栅流 电流崩塌 二维异质结构

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蓝宝石上高电子迁移率AlGaN/GaN材料的研究 被引量：1

10

作者 袁凤坡 梁栋 +3 位作者 尹甲运 许敏 刘波 冯志宏 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期497-500,共4页

通过优化蓝宝石衬底上GaN材料缓冲层和Mg掺杂生长工艺,获得了高质量的半绝缘GaN缓冲层,同时通过优化AlGaN/GaN异质结材料中AlN插入层的厚度,获得了性能优良的AlGaN/GaN HEMT材料。室温下2DEG载流子面密度为1.21×1013/cm2,迁移率为1... 通过优化蓝宝石衬底上GaN材料缓冲层和Mg掺杂生长工艺,获得了高质量的半绝缘GaN缓冲层,同时通过优化AlGaN/GaN异质结材料中AlN插入层的厚度,获得了性能优良的AlGaN/GaN HEMT材料。室温下2DEG载流子面密度为1.21×1013/cm2,迁移率为1970 cm2/V.s,77 K下2DEG迁移率达到13000 cm2/V.s。 展开更多

关键词 金属有机化学气相外延淀积 氮化镓 铝镓氮/氮化镓 异质结 二维电子气

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GaN E-D HEMT集成逻辑门电路特性研究 被引量：1

11

作者 刘涛 刘昊 +6 位作者 周建军 孔岑 陆海燕 董逊 张有涛 孔月婵 陈堂胜 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期509-513,521,共6页

基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的高质量AlGaN/GaN异质结构材料,采用选择性栅挖槽结合栅介质工艺实现GaN增强型/耗尽型(E/D)HEMT器件的集成,应用直接耦合场效应管逻辑(DCFL)设计并研制GaN E/D HEMT集成逻辑门电路。通过对GaN E/D... 基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的高质量AlGaN/GaN异质结构材料,采用选择性栅挖槽结合栅介质工艺实现GaN增强型/耗尽型(E/D)HEMT器件的集成,应用直接耦合场效应管逻辑(DCFL)设计并研制GaN E/D HEMT集成逻辑门电路。通过对GaN E/D器件性能以及逻辑门电路性能的分析讨论,研究了GaN E/D器件性能对逻辑门电路性能的影响。同时还对选择性栅挖槽结合栅介质工艺实现GaN E/D器件存在的问题进行了分析讨论。 展开更多

关键词 铝镓氮 氮化镓 氮化镓增强型 耗尽型高电子迁移率晶体管 直接耦合场效应管逻辑 逻辑门结构 阈值电压漂移

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用于功率变换的高击穿增强型AlGaN/GaN HEMTs 被引量：1

12

作者 黄伟 王胜 +1 位作者 张树丹 许居衍 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期463-468,共6页

首次采用CF4等离子体技术实现可用于功率变换的增强性AlGaN/GaN功率器件。实验结果表明,当AlGaN/GaN器件经功率150W和时间150s等离子体轰击后,器件阈值电压从-4V被调制约为0.5V,表现为增强型。当漂移区LGD从5μm增加到15μm,器件的击穿... 首次采用CF4等离子体技术实现可用于功率变换的增强性AlGaN/GaN功率器件。实验结果表明,当AlGaN/GaN器件经功率150W和时间150s等离子体轰击后,器件阈值电压从-4V被调制约为0.5V,表现为增强型。当漂移区LGD从5μm增加到15μm,器件的击穿电压从50V迅速增大到400V,电压增幅达350V。采用长度为3μm源场板结构将器件击穿电压明显地提高,击穿电压增加约为475V,且有着比硅基器件更低的比导通电阻,约为2.9mΩ.cm2。器件模拟结果表明,因源场板在远离栅边缘的漂移区中引入另一个电场强度为1.5MV/cm的电场,从而有效地释放了存在栅边缘的电场,将高达3MV/cm的电场减小至1MV/cm。微波测试结果表明,器件的特征频率fT和最大震荡频率fMAX随Vgs改变,正常工作时两参数均在千兆量级。栅宽为1mm的增强型功率管有较好的交直流和瞬态特性,正向电流约为90mA。故增强型AlGaN/GaN器件适合高压高频大功率变换的应用。 展开更多

关键词 铝镓氮/氮化镓异质结场效应晶体管 四氟化碳等离子体轰击 增强型 击穿电压 源场板 比导通电阻

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AlGaN/GaN HFET的2DEG和电流崩塌研究(Ⅰ) 被引量：1

13

作者 李效白 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期1-5,共5页

从不同的视角回顾和研究了AlGaN/GaN HFET的二维电子气(2DEG)和电流崩塌问题。阐述了非掺杂的AlGaN/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... 从不同的视角回顾和研究了AlGaN/GaN HFET的二维电子气(2DEG)和电流崩塌问题。阐述了非掺杂的AlGaN/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。 展开更多

关键词 铝镓氮/氮化镓 异质结场效应管 二维电子气 自发极化 压电极化 电流崩塌 陷阱效应

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GaN HFET的综合设计 被引量：1

14

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期473-479,共7页

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的作用。优化设计负极化电荷的位置后给出了新的复合势垒设计。提出了新的动态电流崩塌模型和二维异质结构概念,把原位Si3N4钝化和复合势垒结合... 从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的作用。优化设计负极化电荷的位置后给出了新的复合势垒设计。提出了新的动态电流崩塌模型和二维异质结构概念,把原位Si3N4钝化和复合势垒结合起来实现二维异质结构。用AlGaN/AlInN复合势垒解决了AlInNHFET中的欧姆接触电阻大和沟道不易夹断两大难题。通过能带剪裁和二维异质结构设计完成了包含钝化、场板电极、挖槽、薄势垒欧姆接触、GaN帽层和AlN插入层等方案优点的新综合设计。 展开更多

关键词 氮化镓异质结场效应管 铝镓氮/铝铟氮复合势垒 能带剪裁 动态电流崩塌模型 二维异质结构 综合设计

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AlGaN/GaN二维电子气的特性研究 被引量：3

15

作者 薛舫时 《半导体情报》 2001年第6期47-51,共5页

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... 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 展开更多

关键词 异质结能带 二维电子气 结构设计 铝镓氮化合物 氮化镓

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原位钝化和催化剂钝化沟道阱能带计算

16

作者 薛舫时 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期319-327,共9页

把Si3N4/AlGaN界面看成新的异质结,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,建立起原位钝化和CATCVD钝化异质结构的新能带模型。运用这一模型,研究了原位钝化和CATCVD钝化异质结沟道阱的电子气密度、能带结构和输运性能,解释了相应的实验结果。... 把Si3N4/AlGaN界面看成新的异质结,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,建立起原位钝化和CATCVD钝化异质结构的新能带模型。运用这一模型,研究了原位钝化和CATCVD钝化异质结沟道阱的电子气密度、能带结构和输运性能,解释了相应的实验结果。在此基础上研究了这些新钝化异质结沟道阱能带的优化设计。优化设计的钝化复合势垒沟道阱电子气密度高达3.138×1013cm-2,而且沟道电子保持强量子限制,预期能达到高输运性能。讨论了运用这种钝化沟道阱来设计外沟道和二维异质结构、抑制电流崩塌的新课题。 展开更多

关键词 原位钝化氮化硅 催化剂化学气相淀积氮化硅 氮化硅/半导体异质结 铝镓氮/铝铟氮复合势垒 能带剪裁 动态电流崩塌模型 二维异质结构

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f_T为350 GHz的InAlN/GaN HFET高频器件研究（英文）

17

作者 付兴昌 吕元杰 +6 位作者 张力江 张彤 李献杰 宋旭波 张志荣 房玉龙 冯志红 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期15-19,共5页

采用再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n^+GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16Ω·mm,该... 采用再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n^+GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16Ω·mm,该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善,器件电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(R_(on))仅为0.41Ω·mm,栅压1 V下,漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外,器件的电流增益截止频率(f_T)达到350 GHz,该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值. 展开更多

关键词 铟铝氮氮化镓异质结 异质结场效应晶体管 电流增益截止频率 非合金欧姆接触工艺 纳米栅

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