检索结果-南通市图书馆

作者：张宇桐西安电子科技大学

学位级别：硕士

GaN材料因其禁带宽度大，击穿电压高，电子饱和漂移速度快等特点，已被证明在微波功率器件领域有着巨大的潜力。近年来，随着人们降低功耗，简化电路的需要，增强型GaN器件被广泛研究，并在此基础上采用E/D模，构建数字电路。得益于GaN... 详细信息

GaN材料因其禁带宽度大，击穿电压高，电子饱和漂移速度快等特点，已被证明在微波功率器件领域有着巨大的潜力。近年来，随着人们降低功耗，简化电路的需要，增强型GaN器件被广泛研究，并在此基础上采用E/D模，构建数字电路。得益于GaN材料良好的耐高温抗辐照特性，GaN基E/D模数字电路特别适用于特殊环境中。随着材料生长与工艺技术的发展，GaN材料的应用必然会从分立器件走向集成电路，而这正是本文的研究目标。本文基于自主生长的11nm和16nm势垒层AlGaN/GaN异质结外延材料，采用f等离子体处理工艺，成功制备了增强型器件和包括反相器，与非门在内的简单E/D模数字电路，并进行了大量测试。对比了不同势垒结构、不同f等离子体处理条件下的增强型AlGaN/GaNHEMT器件的输出，转移，跨导，栅电流和CV特性，并进行了理论分析。又基于数字电路基本原理，着重探讨了两种材料上不同尺寸，不同电源电压以及不同f等离子体处理条件下，E/D模反相器的开关阈值，输出电位，电压摆幅，噪声容限，上升时间和下降时间。不仅证明了GaN基E/D模数字电路的可行性，而且从数字电路的角度详尽分析了GaN基E/D模数字电路的各项性能。本文在以上流片结果的基础上，通过器件模型参数拟合，构建GaN基增强型与耗尽型器件模型，并在ADS仿真环境中成功的进行了GaN基E/D模SRAM的写仿真和读仿真，验证了GaN基E/D模SRAM的可行性;还进行了GaN基E/D模移相器驱动电路的仿真分析，实现了输入电压0V～5V，输出电压-4.6V～0V的电平转换，并分析了增强型器件阈值电压和肖特基二极管对于电路输出的影响。

关键词： AlGaN/GaN 增强型 f等离子体处理 E/D模数字电路 SRAM 移相器驱动电路

f等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性研究

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F等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性研究

作者：郭星西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文重点研究了蓝宝石衬底上的f等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性。首先，采用分步光刻的方法在同一圆片上成功制备不同f等离子体处理条件的增强型和耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件，对器件的初始特性进行了测量，其中f等离子体处... 详细信息

本文重点研究了蓝宝石衬底上的f等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性。首先，采用分步光刻的方法在同一圆片上成功制备不同f等离子体处理条件的增强型和耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件，对器件的初始特性进行了测量，其中f等离子体处理条件(120W,130s)的增强型器件的阈值电压达到0.75V，最大电流为661mA/mm，最大跨导为280mS/mm，器件特性良好。其次，对比研究了增强型和耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件的电流崩塌现象，结合器件的C-V特性，得出f等离子体处理在器件中引入新的快态陷阱的结论。然后重点对比研究了几种典型电压应力对增强型和耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件的特性影响。研究表明：f等离子体处理在器件中引入类似深能级受主的杂质，且器件中f离子不稳定，在长时间电压应力的影响下，增强型器件出现阈值电压负漂，栅极漏电快速增加，饱和电流增大等现象。最后，对比研究了温度对增强型和耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件特性的影响。研究表明：在高温下，f等离子体处理引入的陷阱辅助电子隧穿，f离子漂移，是阈值电压负漂，栅漏电快速增大，饱和电流缓慢下降的主要原因。短时间热存储表明，增强型器件阈值电压负漂，饱和电流增大的主要原因是受主能级释放电子。

关键词： f等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT 电压应力温度特性

AlGaN/GaN HEMT场板结构与击穿特性和栅漏电研究

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AlGaN/GaN HEMT场板结构与击穿特性和栅漏电研究

作者：陈冲西安电子科技大学

学位级别：硕士

相比于第一,第二代半导体,GaN半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和速度大、导热性能好等优点。AlGaN/GaN HEMT作为GaN基电子器件的代表,在器件可靠性得到提升后,其在微波大功率领域将有更加广阔的应用前景。场板结构的提出... 详细信息

相比于第一,第二代半导体,GaN半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和速度大、导热性能好等优点。AlGaN/GaN HEMT作为GaN基电子器件的代表,在器件可靠性得到提升后,其在微波大功率领域将有更加广阔的应用前景。场板结构的提出,不仅能够有效提升击穿电压,而且能够抑制电流崩塌,现已得到广泛关注。本文通过仿真模拟和实验测试,对场板长度和钝化层厚度与击穿电压的关系进行了研究。本文首先通过模拟,设计了三种器件结构,其基本参数为：栅长0.8umm,源漏间距8.8umm,栅漏间距4um,场板长度分别0.2um和lum,钝化层厚度为60nm和120nm。在漏极电压分别70V与100V时,对栅下峰值电场强度进行模拟仿真,得到以下结论：当场板从0.2umm增加为lum,即场板长度与栅漏间距的比例由5%增加为25%的过程中,栅下电场强度峰值均下降15%左右;当钝化层厚度由60nm增加为120nm时,栅下峰值电场提高10%左右。结果说明：在一定范围内,场板长度的提高,有助于分散栅下峰值电场强度,提升击穿电压。钝化层厚度在60nm以上时,不利于栅下峰值电场强度的降低,击穿电压的提升。其次通过实验,制造了栅长,源漏间距,栅漏间距,场板长度以及钝化层厚度与仿真结构相同的器件。在三端测量中,将漏极电流限定为1mA/mm,观测不同场板结构器件的击穿电压。得到以下结论：当场板长度由0.2um增加为1um,即场板长度与栅漏间距的比例由5%增加为25%的过程中,击穿电压提升14%;当钝化层厚度由60nm增加到120nm过程中,击穿电压下降明显。同时,对本次实验器件关态漏电的组成进行了分析,明确造成本次器件击穿电压低于正常值的原因是栅泄漏电流过大。最后,分析了场板结构制作过程中,不同功率的f等离子体处理AlGaN势垒层表面对栅泄漏电流和击穿电压的影响。伴随着功率从OW增加到150W,低电压下,肖特基正向电流从10-10A增加到10-8A。得出以下结论：高功率f等离子体处理AlGaN势垒层表面易产生表面缺陷,形成陷阱电荷辅助隧穿,引起栅泄漏电流增大,不利于击穿电压的提升。

关键词： AlGaN/GaN HEMT 场板结构击穿电压 f等离子体处理

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薄势垒增强型器件的制备与特性分析

薄势垒增强型器件的制备与特性分析

作者：于惠游西安电子科技大学

学位级别：硕士

尽管AlGaN/GaN HEMT器件在微波大功率特性方面取得很大的进步,因为缺少p型沟道的AlGaN/GaN HEMTs,类似CMOS的电路组成不能实现。通常AlGaN/GaNHEMTs的阈值电压依赖于外延层的结构设计,如Al组分大小,Si掺杂的浓度,AlGaN势垒层的厚度等。... 详细信息

尽管AlGaN/GaN HEMT器件在微波大功率特性方面取得很大的进步,因为缺少p型沟道的AlGaN/GaN HEMTs,类似CMOS的电路组成不能实现。通常AlGaN/GaNHEMTs的阈值电压依赖于外延层的结构设计,如Al组分大小,Si掺杂的浓度,AlGaN势垒层的厚度等。在器件制备过程中调制阈值电压的方法给增强型器件制备和电路应用带来极大的方便。因此本文提出以薄势垒结构的材料制备增强型器件,并结合f等离子体处理的方法,并取得了较为理想的结果。首先对不同势垒厚度的器件结合材料特性进行对比分析。发现虽然薄势垒材料的2DEG的浓度较低,但具有较高的迁移率,因此薄势垒结构器件具有较好的直流特性,尤其是跨导较大。为制备增强型器件提供了较好的材料基础。其次本文完成了薄势垒f注入增强型HEMT的制备,并对增强型和耗尽型器件特性做了对比分析。未作f等离子体处理的器件阈值电压为-1.7V,等离子体处理后器件阈值电压为1.3V,实现增强型。发现与耗尽型器件相比,增强型器件有较小的栅漏电,但电流和跨导有很大的降低,认为是等离子体处理过程中有刻蚀损伤。为进一步提高增强型器件的性能,本文对增强型和耗尽型器件进行了不同温度的退火处理。发现退火后,增强型器件特性有较大的提高,而耗尽型器件特性变化不大,认为退火可以有效地恢复增强型器件等离子体诱导的损伤。退火后增强型器件栅漏电不变,f等离子体处理后可能会引入一个绝缘的表面层可以抑制隧穿电流。

关键词： AlGaN/GaN 增强型HEMT 薄势垒 f等离子体处理

f注入增强型AlGaN/GaN HEMTs器件及电应力可靠性研究

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F注入增强型AlGaN/GaN HEMTs器件及电应力可靠性研究

作者：谢书浩西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于GaN化合物半导体具有宽带隙、高饱和速度和高击穿场强等优良性能,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波功率放大器和高压开关电路应用中具有很大的发展前景。由于功率开关和栅极驱动电路的设计需求,增强型AlGaN/GaN HEMT器件... 详细信息

由于GaN化合物半导体具有宽带隙、高饱和速度和高击穿场强等优良性能,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波功率放大器和高压开关电路应用中具有很大的发展前景。由于功率开关和栅极驱动电路的设计需求,增强型AlGaN/GaN HEMT器件才开始被推广研究。通常,实现增强型AlGaN/GaN HEMT器件有若干方法,包括常规凹槽栅、超薄势垒设计、氟（f）等离子体处理和P-GaN结构等。其中f等离子体处理实现增强型器件的方法优点较多:其一,低功率处理对AlGaN势垒层造成的损伤低;其二,f离子抑制了栅泄漏电流,是一种比较可靠的制备增强型器件的方法。而可靠性是耗尽型和增强型HEMT的主要问题,特别是对于增强型HEMT,在某些应用环境下,AlGaN势垒层中f离子的稳定性关乎器件乃至整个电路的可靠性。故本文对f等离子体注入实现增强型AlGaN/GaN HEMT器件的电应力可靠性问题进行探讨研究。首先利用SRIM软件仿真了f离子注入,可以观察到f离子在复合靶材料AlGaN/GaN中的分布,提取其投影射程的标准偏差参数,然后通过Silvaco TCAD软件进行f离子注入实现增强型器件仿真,采用受主掺杂能够较好的实现预期结果。通过仿真可以观察到f等离子体注入功率越大,处理时间越长,器件的阈值电压越大,越容易实现增强型。然后进行了f离子注入横向场效应整流管的仿真研究,其与f离子注入实现增强型器件是兼容的,之后对f离子注入实现增强型MIS-HEMT器件进行仿真分析,研究了栅介质厚度和f等离子体处理条件对器件特性的影响。最后根据国内外研究人员提出的f离子退化模型进行了电应力的仿真,结果与各应力条件下的退化趋势一致。然后对两种f等离子体处理条件的AlGaN/GaN HEMT器件分别进行了开态应力、关态应力和漏台阶应力可靠性测试,进而对f等离子体注入器件的电应力可靠性进行分析。器件在开态应力下,沟道中热电子可能克服势垒高度注入到AlGaN势垒层中,与部分f离子发生碰撞使f离子离化,导致器件阈值电压发生负漂,并且热电子也可能在栅漏区产生“虚栅”效应。器件在关态应力下,由于器件的肖特基特性未出现明显退化,故不考虑栅电子注入造成f离子离化情况,认为f离子在关态应力下发生电迁移,减弱f离子对沟道中2DEG的耗尽作用,从而造成器件性能退化。器件在漏台阶关态应力下,增强型器件发生了显著的退化,而应力期间器件的肖特基特性并未退化,故将器件电学特性的退化归因于不稳定的f离子在电场作用下,发生电迁移,导致电场再分布并最终达到新的平衡。最后根据所研究的电应力可靠性问题,提出了两种改善f离子注入实现增强型器件可靠性的措施,分别是双栅或源场板结构和P-GaN掩埋缓冲层AlGaN/GaN HEMT结构。

关键词： AlGaN/GaN 增强型 HEMT f等离子体处理电应力可靠性