氮化物双异质结材料优化生长及其载流子输运性质研究-集成电路工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Study on Growth Optimization and Transport Properties of Nitride Double-heterostructure Materials A Dissertation Submitted to Xidian University in Candidacy for the Degree of Master in Integrated Circuit Engineering By Wen Huijuan Xi’an, P. R. China January 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安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做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留 送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘 要 i 摘 要 近些年来，为了解决常规的单异质结构载流子限域性差、漏压较高时关断特 性差、漏电严重的问题，发展了带有背势垒的氮化物 HEMT。 本文重点围绕氮化物双异质结构的性能提升，深入研究了氮化物双异质结材 料的生长、结构优化和输运特性。科研成果分为以下四个部分： 1、通过理论计算求解薛定谔/泊松方程，得到了六种双异质结构材料的能带 结构和载流子分布，并分析了这六种结构的机理及其优缺点。 2、针对 AlGaN/GaN/AlGaN/GaN，重点分析研究了 GaN 沟道层厚度对材料 电子输运、表面形貌的影响规律，在国际上首次发现了在不同温度下使二维电子 气迁移率达到最大存在一个最佳的 GaN 沟道层厚度，并给出了合理的物理解释。 3、将 AlGaN 沟道的高击穿场强与双异质结构的优势结合，优化生长出 AlGaN 沟道的 Al0.4Ga0.6N/Al0.1Ga0.9N/Al0.18Ga0.82N/GaN 材料，并与 GaN 沟道 Al0.4Ga0.6N/ GaN /Al0.18Ga0.82N/GaN 材料进行对比研究。 4、成功设计并生长了 InAlN/GaN/AlGaN/GaN 材料，该材料具有优异的高温 载流子输运特性。 关键字：氮化镓，双异质结构，AlGaN 沟道，InAlN/GaN，输运特性 ii 氮化物双异质结材料优化生长及其载流子输运性质研究 Abstract iii Abstract In recent years, in order to solve the problems of poor carrier confinement, large buffer layer leakage, bad pinch-off characteristics at high drain voltage, the GaN-based double-heterostructure and HEMTs have been proposed. In this paper, we focus on the material growth, structure optimization, and transport properties of nitride double heterostructure.The main achievements are as follows： The carrier distributions and the energy band diagrams of the six structures were simulated by solving 1D Poisson equation. The principles and characters of these six structures were also discussed. For the