新型algangan增强型hemt与sbd的研究-study on new al gan enhanced hemt and sbd.docxVIP

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新型algangan增强型hemt与sbd的研究-study on new al gan enhanced hemt and sbd

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:日期:年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定)作者签名:导师签名:日期:年月日摘要氮化镓(GaN)材料具有宽禁带、高临界击穿电场和高电子饱和速度等优点,尤其是AlGaN/GaN异质结具有强极化效应,由此产生的高浓度二维电子气(2DEG)赋予了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)导通损耗低和开关速度快等特点。但2DEG同时给增强型器件的实现带来一定的困难。氟离子(F-)技术利用强负电性的F-抬升异质结导带以实现增强型HEMT,然而高浓度F-减小了沟道2DEG浓度并降低迁移率,从而降低器件正向导通能力。同时,Buck和Boost是电源管理中常用的电路,而功率整流器是Buck和Boost电路中核心器件之一。对于一个功率整流器,要求是低导通压降、高反向耐压。因此,本文的重点是提出复合沟道F-增强型HEMT以改善常规F-增强型HEMT的性能和实验研究AlGaN/GaNSBD(SchottkyBarrierDiode)的工艺及器件特性。主要研究内容包括:(1)提出了一种复合沟道F-增强型AlGaN/GaNHEMT(Hybrid-ChannelEnhancement-modeAlGaN/GaNHEMTwithFluorideIonImplantation,HCE-HEMT)。HCE-HEMT的特点是:沟道靠近源漏两端引入高浓度F-以调制器件阈值电压,实现增强型器件;沟道中部引入低浓度F-以抑制栅极正向漏电,但它不耗尽其下方的二维电子气。同时,高浓度区只占栅长的40%,减轻了高浓度F-对沟道的影响,提升了器件的电流能力。仿真结果显示,与传统F-增强型HEMT相比,HC-HEMT电流能力提高40.3%,比导通电阻下降23.3%,而耐压仅下降了5.3%。(2)为进一步改善HCE-HEMT的耐压特性,本文提出了一种复合沟道F-增强型AlGaN/GaNRESURFHEMT(HybridChannelEnhancementAlGaN/GaNRESURFHEMT,HCER-HEMT)。其特征是在HCE-HEMT的漂移区中引入低浓度F-区域以优化器件表面电场,将器件的耐压从HCE-HEMT的232V提升至347V,提升高达49.5%,而且低浓度F-不影响器件的正向特性。此外,RESURF区的低浓度F-与栅中部的低浓度F-同步实现,不需要增加额外的工艺步骤。(3)实验研究AlGaN/GaNSBD关键制作工艺以及流程,测试并分析了AlGaN/GaNSBD的正向导通特性以及反向耐压特性。最后,讨论器件存在的问题且提出解决方案。关键词:氮化镓,高电子迁移率晶体管,氟离子,增强型,复合沟道ABSTRACTGalliumNitride(GaN)materialhasthemeritsofwidebandgap,highcriticalelectricfieldandhighelectronsaturationvelocityetc.Especially,thestrongpolarizationeffectsofAlGaN/GaNheterojunctionmaketheformationoftwoDimensionalElectronGas(2DEG),whichenablesAlGaN/GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor)tokeeplowconductionloss,fastswitchingspeedetc.However,2DEGhinderstherealizationofenhancement-mode(E-mode)HEMT.Fluorineionimplantationtechnologyisaneffectiveapproachinfabricatinghigh-performanceE-modeAlGaN/GaNHEMTs.OwningtoFions’strongelectronegativity,theconductionbandoftheAlGaN/GaNheterojunctioni

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