表面电荷与体陷阱对GaN基HEMT器件热电子效应与量子效应的影响研究.pdf

第卷第期 年月 ５９ ４ ２０１０ ４ 物　 理　 学　 报 Ｖｏｌ．５９，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ，２０１０ １０００３２９０／ ２０１０／ ５９ ０４ ／２　７４６０７ （） ＡＣＴＡ ＰＨＹＳＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ ２０１０ Ｃｈｉｎ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ． 表面电荷与体陷阱对ＧａＮ基ＨＥＭＴ器件热电子 和量子效应的影响研究 １） ２） 郝立超　 段俊丽 １）（同济大学物理学院，上海　 ２０００９２） ２）（上海交通大学医学院附属新华医院，上海　 ２００２４０） （ 年月日收到； 年月 日收到修改稿） ２００９ ８ ６ ２００９ ８ １９ 研究了 基 器件表面电荷和体陷阱的变化对输出特性的影响通过分析表面电荷与体陷阱对电流坍 　 　 ＧａＮ ＨＥＭＴ ． 塌效应、饱和电流和膝点电压的影响，初步确定了其变化关系研究结果显示表面电荷的增加能够耗尽二维电子． 气，减弱电流坍塌效应，降低饱和电流，使膝点电压非正常后移． 同时，体陷阱的减小可以有效减弱电流坍塌效应， 增大饱和电流，且膝点电压基本保持不变晶格温度较低时，热电子效应和量子隧穿效应对电流坍塌效应影响显． 著采用流体动力学模型，分析了引起电流坍塌效应的内在物理机制，并获得了器件设计和制备的优化方案． ． 关键词：ＧａＮＨＥＭＴ 器件，电流坍塌效应，热电子效应，表面电荷 ＰＡＣＣ：７３２０Ｄ，７３４０Ｎ，７３６０Ｌ 测量可以得到一个 — 间的激活能， ０３ ０４ ｅＶ ［ ］ Ｈａｓｅｇａｗａ １６ ０３７ １ 引 言 等将表面能级定在导带底以下 ［ ］ ｅＶ Ｍｅｎｅｇｈｅｓｓｏ １７ ，但 等则认为表面能级是价带顶 第三代宽禁带半导体材料ＧａＮ 不仅具有宽的 上０３ ｅＶ 的空穴陷阱．有些物理参数到目前为止尚 禁带（３４７ ｅＶ），而且还具有热导率大、电子饱和速 未确定． ＧａＮ ＨＥＭＴ 率高、击穿场强大及热稳定性好等特性，因此在制 现在有很多对 基 器件进行模拟计 ［，，， ］ ３ ４ ７ １５ 备高温、高频、高压及大功率器件方面备受关注，在 算的模型 ．但是大多数模型忽略了对器件 ［—］ １ ３ 影响重大的两个因素，即沟道处二维电子气 军用和民用市场有着广阔的应用前景 ．但是电