GaN基HEMT性能研究.pdf

1、氮化鎵（GaN）作為一種典型的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有熱導(dǎo)率高、電子漂移速率高、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、耐腐蝕、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高頻、高溫、大功率微波領(lǐng)域。AlGaN/GaN HEMT也就是高電子遷移率晶體管，它是以AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的氮化鎵基器件。它具有截止頻率高、飽和電流高以及跨導(dǎo)高等優(yōu)越性，能夠適應(yīng)大功率的工作環(huán)境。
　　本論文主要是利用 SILVACO TCAD軟件中的器件仿真部分 ATLA

2、S來(lái)完成AlGaN/GaN HEMT器件的計(jì)算機(jī)模擬。首先在ATLAS的器件編輯器DevEdit中進(jìn)行AlGaN/GaN HEMT器件參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置，利用TONYPLOT輸出器件結(jié)構(gòu)和摻雜分布情況，并在此基礎(chǔ)上得到AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面的電子濃度以及能帶狀況。結(jié)果表明利用ATLAS模擬生成的器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)與設(shè)計(jì)基本符合；其次模擬了零柵偏壓下，漏極電壓分別為0V,5V,10V,15V,20V時(shí)AlGaN/GaN界面的電流密

3、度情況，由此可以清楚的看出耗盡區(qū)的產(chǎn)生過(guò)程；再次就是利用 ATLAS模擬AlGaN/GaN HEMT的轉(zhuǎn)移特性、跨導(dǎo)、I-V特性、C-V特性并與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，結(jié)果表明模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符，進(jìn)一步驗(yàn)證了ATLAS模擬仿真AlGaN/GaN HEMT的可行性。
　　本工作的研究核心是利用ATLAS軟件建立AlGaN/GaN HEMT的器件模型，并且改變相關(guān)的參數(shù)（柵長(zhǎng)、柵漏間距等），來(lái)進(jìn)行AlGaN/GaN HEMT性能的模

4、擬研究。結(jié)果表明：減小柵長(zhǎng)，有利于增大器件的漏極電流，減小器件的閾值電壓，改善器件的轉(zhuǎn)移特性和I-V特性；柵漏間距直接影響著器件的等效電阻，在線性區(qū)，柵漏間距越大漏極電流就越小，但柵漏間距不影響閾值電壓和飽和區(qū)電流。最后利用ATLAS模擬了場(chǎng)板結(jié)構(gòu)抑制電流崩塌的情況，分別模擬了有無(wú)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)時(shí)的AlGaN/GaN HEMT的I-V特性曲線以及不同場(chǎng)板長(zhǎng)度器件中的電場(chǎng)分布情況，結(jié)果表明：隨著場(chǎng)板長(zhǎng)度的增加，柵極邊緣的峰值電場(chǎng)強(qiáng)度下降。場(chǎng)板可