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高质量InAlGaN-GaN异质结材料及其器件研究高质量InAlGaN/GaN异质结材料及其器件研究近年来，InAlGaN/GaN异质结材料在光电子器件领域引起了广泛的研究兴趣。
其优越的物理特性使得其在高频、高功率、高温等特殊环境下具有出色的性能。
本文将重点介绍高质量InAlGaN/GaN异质结材料及其器件的研究进展。
首先，我们需要了解InAlGaN/GaN异质结材料的制备方法。
常见的制备方法包括分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。
这些方法可以在高真空下控制生长，从而获得高质量的异质结材料。
在制备过程中，需要精确控制各种材料的组分和厚度，以确保InAlGaN/GaN异质结材料的稳定性和性能。
制备好的InAlGaN/GaN异质结材料可以被应用于各种光电子器件中，例如高电子迁移率晶体管（HEMT）、紫外光发射二极管（LED）、光探测器等。
其中，HEMT是最常见的器件之一。
它由两个电气特性截然不同的材料层构成，GaN材料层具有高迁移率的电子，而AlGaN材料层具有较大的禁带宽度。
HEMT具有优异的高频性能和低热噪声，适用于射频电子学和微波器件的应用。
同时，InAlGaN/GaN异质结材料还被广泛应用于紫外光发射二极管。
由于其能带结构的独特性质，InAlGaN/GaN材料可以实现广泛的波长覆盖范围，包括深紫外、近紫外和可见光等。
这使得它在生物医学、通信和光电子学等领域具有巨大的潜力。
此外，InAlGaN/GaN异质结材料的高载流子浓度、高辐射率和高热传导性能可以提高LED的发光效率和寿命。
另外，InAlGaN/GaN异质结材料在光探测器方面也有重要应用。
该材料具有宽波长范围的响应能力，可用于红外传感器和太阳能电池等光电子设备。
同时，高迁移率和低暗电流特性使其在低噪声条件下具有高灵敏度和快速响应速度。
然而，尽管InAlGaN/GaN异质结材料在光电子器件中具有广泛应用前景，但其研究仍面临一些挑战。
GaN材料的特性与应用2006-6-15 1前言GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si 半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
表1钎锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性2 GaN材料的特性GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。
在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。
它在一个无胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。
因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。
2.1GaN的化学特性在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。
NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测。
GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。
2.2GaN的结构特性表1列出了纤锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性比较。
2.3GaN的电学特性GaN的电学特性是影响器件的主要因素。
未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。
一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。
很多研究小组都从事过这方面的研究工作，其中中村报道了GaN最高迁移率数据在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v·s和μn= 1500cm2/v·s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。
近年报道的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4 ×1016/cm3、<1016/cm3；等离子激活MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。
学号：14101601173毕业设计（论文）题目：AlGaN-GaN异质结场效应晶体管的I-V特性研究作者彭坤届别2014学院物理与电子学院专业电子科学与技术指导老师文于华职称讲师完成时间2014.05摘要GaN基电子器件最重要的代表之一是AlGaN/GaN异质结场效应晶体管，这是因为它具有高饱和电流、比较高的跨导和较高的截止频率与很高的击穿电压等独特的物理性质。
该论文正是以AlGaN/GaN异质结的基本物理特性作为研究基础来研究AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管的I-V特性。
在考虑到AlGaN/GaN异质结中的自发极化与压电极化效应的物理现象基础上，采用二维物理分析模型计算AlGaN/GaN HEMT 器件的I-V特性，得到了较满意的结果。
关键词：AlGaN/GaN;I-V特性;场效应晶体管,截止频率。
AbstractOne of the most important electronic device representative of the GaN-based AlGaN / GaN heterostructure field effect transistor, because it has a high saturation currents and high transconductance and a high cutoff frequency of the high breakdown voltage, and other unique physical properties. The paper is the basic physical characteristics of AlGaN / GaN heterostructures as a research foundation to study the IV characteristics of AlGaN / GaN heterostructure field-effect transistor. Basic physical phenomena of spontaneous polarization and piezoelectric polarization effects, taking into account the AlGaN / GaN heterostructures on the analysis of two-dimensional physical model AlGaN / GaN HEMT device IV characteristics obtained satisfactory results.Keywords: AlGaN / GaN; IV characteristics; field-effect transistor, the cutoff frequency.目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)第1章绪论 (5)1.1 GaN材料的物理特性 (5)1.2 GaN材料与电子器件的优势及意义 (6)1.3 国内外对本材料的研究动态 (7)第2章Al(Ga)N/GaN异质结构的基本物理原理 (8)2.1 Al(Ga)N/GaN异质结构的形成 (8)2.2 AlGaN/GaN异质结中二维电子气的产生机理 (8)2.3 二维电子气的分布 (10)第3章Al(Ga)N/GaN 场效应晶体管器件的电流-电压（I-V）特性模型 (11)3.1 二维分析模型 (11)第4章模拟结果图与数值分析 (14)4.1二维模型数值分析结果 (14)第5章结束语与未来工作展望 (15)5.1 结束语 (15)5.2 未来的工作展望 (15)参考文献 (16)致谢 (17)第1章绪论1.1 GaN材料的物理特性GaN材料具有比较宽的直接带隙，高的热导性，化学性质很稳定，因为其有强的原子键，所以化学性质很稳定，因此很难被酸腐蚀，抗辐射能力也很强，所以它在高温大功率器件和高频微波器件研究应用方面领域有着极其广阔的发展潜力。
AlGaN-GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析引言：GaN (氮化镓) 近几十年来受到广泛关注，因其优异的物理和电学特性，在高功率、高频率电子器件中表现出了巨大的潜力。
然而，GaN材料的电子迁移率相对较低，限制了其在高频率应用中的实际应用。
为了克服这一问题，研究者开始将AlGaN与GaN材料结合，形成AlGaN/GaN异质结，以提高GaN材料的电子迁移率。
本文将对AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制和特性进行分析。
一、AlGaN/GaN异质结晶体管的制备过程1. 材料的生长在制备AlGaN/GaN异质结晶体管时，首先需要生长GaN和AlGaN薄膜。
常用的生长方法包括分子束外延 (MBE) 和金属有机气相外延 (MOVPE) 等。
通过这些技术可以控制薄膜的生长速度和薄膜中杂质浓度的掺杂，从而获得高质量的AlGaN和GaN材料。
2. 材料的加工生长完成后的AlGaN/GaN异质结薄膜需要进行刻蚀、光刻和金属电极的制备等加工步骤。
刻蚀过程可以通过干法或湿法完成，以去除不需要的材料。
光刻技术则可以用来定义电极的形状和尺寸。
最后，通过金属蒸发或电化学沉积等方法制备金属电极，以实现电子迁移的载流子注入和收集。
二、AlGaN/GaN异质结晶体管的特性分析1. 高电子迁移率AlGaN/GaN异质结晶体管相比于传统的GaN晶体管具有更高的电子迁移率。
这是由于AlGaN/GaN异质结的构造使得电子能够在GaN材料和AlGaN材料的界面上形成二维电子气 (2DEG)。
2DEG的存在提供了高电子迁移率的环境，电子在其中能够快速移动。
2. 优异的高功率特性由于AlGaN/GaN异质结晶体管具有高电子迁移率和良好的热传导性能，因此在高功率应用中表现出了优异的特性。
对于射频功率放大器等高功率电子器件，AlGaN/GaN异质结晶体管可以提供高输出功率和更高的效能。
分类号：密级：U D C ：编号：工学硕士学位论文横向AlGaN/GaN 肖特基势垒二极管场板结构的模拟研究硕士研究生：李志远指导教师：王颖教授学科、专业：电子科学与技术学位论文主审人：刘云涛副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：U D C ：编号：工学硕士学位论文横向AlGaN/GaN 肖特基势垒二极管场板结构的模拟研究硕士研究生：李志远指导教师：王颖教授学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学Classified Index:U.D.C:A Dissertation for the Degree of M. EngThe Study of field plate of AlGaN/GaN SchottkyBarrier DiodeCandidate:Li ZhiyuanSupervisor:Prof. Wang YingAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpecialty:Electronic Science and TechnologyDate of Submission:Dec , 2016Date of Oral Examination:Mar , 2017University:Harbin Engineering University哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。
除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。
中国科学 E辑 : 技术科学 2009年第 39卷第 1期 : 119 ~ 123 119《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS增强型 AlGaN/GaN槽栅 HEMT 研制与特性分析郝跃 , 王冲 *, 倪金玉 , 冯倩 , 张进城 , 毛维西安电子科技大学微电子研究所 , 宽禁带半导体材料与器件重点实验室 , 西安710071 * 联系人 , E-mail: wangchong197810@ 收稿日期 : 2007-11-15; 接受日期 : 2008-03-20 国家自然科学基金资助项目 (批准号 : 60736033摘要成功研制出蓝宝石衬底的槽栅增强型 AlGaN/GaN HEMT. 栅长 1µm, 源漏间距 4 µm, 槽深 10 nm的器件在 1.5 V栅压下饱和电流达到 233mA/mm, 最大跨导 210 mS/mm, 阈值电压为 0.12 V, 器件在 500℃ N2气氛中 5 min 退火后阈值电压提高到 0.53 V. 深入研究发现 , 当器件槽深 15 nm时 , 相比槽深 10 nm器件饱和电流和跨导有所减小 , 但阈值电压从 0.12 V提高到 0.47 V. 利用不同刻蚀深度 AlGaN/GaN异质结的 C -V 特性 , 深入研究了阈值电压、栅控能力与刻蚀深度的关系 .关键词增强型高电子迁移率晶体管 AlGaN/GaN 槽栅阈值电压AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管 (HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出得天独厚的优势[1~2], 追求器件高频率、高压、高功率特性吸引了众多人进行研究 . 近年来 , 由于高压开关和高速电路的驱动 , GaN增强型器件成为关注的又一研究热点 . 由于 AlGaN/GaN异质结生长完成后 , 异质结界面就存在大量二维电子气 (2DEG, 当材料制作成器件加负栅压后才能将2DEG 耗尽而使沟道夹断 , 即常规 AlGaN/GaN HEMT为耗尽型器件 . 但在数字电路、高压开关等领域应用时需要增强型器件 , 确保只加正栅压才有工作电流 . Lanford等人 [3]采用刻蚀掉 AlGaN/GaN异质结的一部分 AlGaN 层制作槽栅结构 , 利用肖特基结对 2DEG 的耗尽作用来实现增强型器件 ; Wang等人 [4]采用对栅区域注入 F 离子的方法也实现了增强型器件 ; Liu等人 [5]采用AlInGaN/GaN异质结也实现了非槽栅的增强型器件 . 本文报道了成功研制的新型槽栅增强型 AlGaN/GaN HEMT特性 , 并分析了栅槽的深度和高温退火对器件特性的影响 .1 增强型器件的实现采用 MOCVD 方法在蓝宝石衬底基片 (0001面上外延生长了 AlGaN/GaN异质结 . 蓝宝石衬底厚度为 330 µm, 材料层结构由下而上依次为 : 3 µm 未掺杂 GaN 外延层 ; 5 nm未掺杂 AlGaN 隔离层 ; 12 nm Si掺杂 AlGaN 层 (Si掺杂浓度 2×1018 cm −3; 5 nm未掺杂 AlGaN 帽层 . PL谱测量后计算得到的 AlGaN 层 Al 组份为27%(Al0.27Ga 0.73N. Hall效应测量显示 , 室温下蓝宝石衬底上生长的材料的2DEG 电子迁移率 µn 和面密度 N s 分别为 1267 cm2/Vs和1.12×1013 cm −2. 研制的增强型 HEMT 的材料结构如图 1所示 , 它的材料结构与耗尽型结构是完全兼容的 .器件台面隔离采用 ICP 干法刻蚀 , 刻蚀深度为150 nm, 刻蚀速率为 100 nm/min; 源漏欧姆接触采用 Ti/Al/Ni/Au(30/180/40/60 nm850℃ N 2中退火 . 在做好栅掩模后采用 ICP 干法刻蚀栅槽 , 选择了 10和 15nm 两个栅槽深度 , 刻蚀速率为 0.1 nm/s, 刻蚀偏压为50 V. 做完栅槽刻蚀后立即进行栅金属蒸发 , 栅金属郝跃等 : 增强型 AlGaN/GaN槽栅 HEMT 研制与特性分析120图 1 增强型 AlGaN/GaN槽栅 HEMT 结构图采用 Ni/Au(30/200 nm. 制备的 AlGaN/ GaNHEMT栅长为 1 µm, 栅宽为 100 µm, 源漏间距为 4 µm, 栅处于源漏间正中央 . 肖特基 C -V 测试结构内外环直径分别为 120和 200 µm, TLM结构宽度为 100 µm, 两测试结构都与 HEMT 在同一片材料上制作 , 并规则的分布于器件周围 , TLM计算得到接触电阻 Rc 为 0.63 Ω ·mm, 比接触电阻1.2×10−5 Ω ·cm 2. 使用 HP4156B 精密半导体参数测试仪测试了器件直流特性 , C -V 测试采用 Keithley 590 C -V 分析仪进行 .2 结果和讨论在漏偏置电压为 5 V下 , 我们对未刻蚀栅槽的耗尽型 HEMT 与槽深分别为 10和 15 nm的增强型HEMT 进行了转移特性测试 , 如图 2所示 . 从图 2可以明显的看出器件在刻蚀栅槽后阈值电压向正方向移动 , 未刻蚀栅槽时阈值电压为−2.2 V, 在刻蚀栅槽为10 nm时阈值电压为 0.12 V, 在刻蚀栅槽为 15 nm时阈值电压为 0.47 V. 刻蚀栅槽后 , 由于 AlGaN 层的厚度减薄 , AlGaN/GaN异质结界面 2DEG 更容易受到肖特基势垒耗尽作用的影响 ; 刻蚀过程中可能引入表面损伤 , 引起负电荷聚集效应 . 这些因素都会引起饱和电流下降 , 阈值电压正移 . 所以栅压为 1.5 V时未刻蚀栅槽的器件饱和电流为 535 mA/mm, 而刻蚀栅槽 10和 15 nm 后饱和电流分别减小到 233和 145 mA/mm.图 3为未刻蚀栅槽的耗尽型 HEMT 与槽深分别为 10 nm和 15 nm的增强型HEMT 最大跨导对比 , 漏偏压为 5 V. 槽深为 10 nm的增强型 HEMT 最大跨导图 2 不同刻蚀深度的器件转移特性对比图 3 不同刻蚀深度的器件跨导对比达到 210 mS/mm, 而未刻蚀栅槽的器件最大跨导为 171 mS/mm, 槽深 15 nm的器件最大跨导为 162 mS/ mm. 器件刻槽后 AlGaN 层减薄 , 这使得栅对沟道载流子的控制能力增强 , 所以槽深 10 nm的器件跨导有所提高 , 但当槽深较大后 AlGaN层过薄 , 沟道载流子迁移率更容易受到等离子体刻蚀的影响 , 所以槽深 15 nm的器件跨导没有进一步增大 . 控制等离子体的刻蚀损伤对器件特性的提高至关重要 .图 4给出了未刻蚀栅槽的耗尽型 HEMT 与槽深分别为 10和 15 nm的增强型HEMT 栅反向泄漏电流的对比 . 当栅区域的 AlGaN 层被 ICP 刻蚀中的离子轰击后 , 表面会产生一定的刻蚀损伤 , N空位的增加 [6]中国科学 E 辑 : 技术科学 2009年第 39卷第 1期121和表面缺陷的增多都会造成肖特基泄漏电流的增大 .而且刻蚀后的器件栅都制作在 Si 掺杂 AlGaN 的层上 , 掺杂导致的电子遂穿效应 [7]也增大了肖特基泄漏电流 . 减小肖特基泄漏电流 , 需要进一步降低刻蚀自偏压 , 并将肖特基栅制作在未掺杂的 AlGaN 上 . 图 5为槽深10 nm增强型 HEMT 输出特性.图 4 不同刻蚀深度的器件栅泄漏电流对比图 5 槽深 10 nm增强型 HEMT 输出特性进一步研究在退火条件下 , 增强型 HEMT 特性的变化 , 这是一个十分关注的问题 [8~10]. 对槽深 10 nm 增强型 HEMT 进行了 500℃下 N 2气氛退火 5 min, 退火前后的转移特性和跨导曲线如图 6和 7所示 . 退火后槽深 10 nm增强型 HEMT 在1.5 V栅压下的饱和电流下降了 25.9%, 最大跨导仅下降 6.5%, 但阈值电压从 0.12 V提高到 0.53 V. 器件退火后饱和电流下降是由于高温退火后肖特基势垒高度提高从而影响到 2DEG 密度 . 2DEG密度与肖特基势垒高度关系可以表示为22012/(/( ( ,D pol B D i Ns q dq q ΦEc N d d d σεε=−−∆+−(1其中 Ns 2D 为 2DEG 密度, σpol 为极化电荷 , q 为电子电量, ε0和ε 分别为空气和 AlGaN 的介电常数, q ΦB 为肖特基势垒高度, ∆ E C 为导带不连续性 , N D 为AlGaN 掺杂浓度 , d 和 d i 分别为 AlGaN 层总厚度和空间隔离层的厚度 . 从 (1式看出 , 提高的势垒高度减小了 2DEG 密度 , 所以造成器件饱和电流的下降 . 器件退火后阈值电压向正方向移动也是同样的原因引起 . 阈值电压图 6 槽深为 10 nm器件退火前后转移特性对比图 7 槽深为 10 nm器件退火前后跨导对比郝跃等 : 增强型 AlGaN/GaN槽栅 HEMT 研制与特性分析122V T 与势垒高度的关系又可以表示为20101( . 2polC D i T B E qN d d V Φd q σεεεε∆−=−−− (2当肖特基势垒升高 , 栅对 2DEG 的耗尽作用增强 , 使器件阈值电压向正方向移动 .进一步 , 利用 C -V 的测试研究不同刻蚀条件的AlGaN/GaN异质结载流子分布和耗尽电压的变化 .在频率为 1 MHz下进行 C -V 测试 . 从图 8可以看出 , 未刻蚀的材料耗尽电压为−2.3 V, 与耗尽型器件的阈值电压相近 ; 而刻蚀 10 nm的材料 C -V 耗尽电压向正向移动到了 0 V附近 , 刻蚀 15 nm的材料 C -V 电容在偏压为 0.3 V时还没有明显的电容平台 , C -V 耗尽电压的测试结果也对应了不同槽深的增强型 AlGaN/GaN HEMT的阈值电压 . 当 C -V 的测试电压大于 0.5 V 后 , 由于肖特基正偏电流的问题 , C -V 测试结果会出现由于等效模型计算而造成的异常 , 所以图 8中仅显示了正偏电压小于 0.5 V的曲线 . 从图 8中可以看图 8 不同刻蚀深度异质结材料肖特基 C -V 特性对比出未刻蚀的材料 C -V 电容最大为 67 pF, 而刻蚀 10 nm的材料 C -V 电容最大达到 116 pF, 刻蚀 15 nm的材料 C -V 电容在偏压为正后还没有明显电容平台 . 当 C -V 测试正偏电压接近 0.5 V后 , 槽深 15 nm的器件由于肖特基正偏漏电较大造成 C -V 测试等效模型计算不准确 , 而且半导体中刻蚀引起的缺陷态浓度过高会导致载流子跟不上 C -V 测试的频率 , 这两个因素都可能造成槽深 15 nm的 C -V 曲线没有出现电容平台 . 异质结 C -V 电容越大反映出肖特基结对载流子的控制能力越强 . 刻蚀 10 nm的材料 C -V 电容峰值比未刻蚀材料的 C -V 电容峰值大将近一倍 , 但从制作出的器件最大跨导值的对比却远未到一倍 , 这说明器件的欧姆接触电阻影响了 10 nm槽深增强型 HEMT 跨导更进一步提高的空间 , 而我们用 C -V 电容峰值比较仅能得到本征跨导间的对应关系 .3 结论采用槽栅结构实现了饱和电流 233 mA/mm, 最大跨导 210 mS/mm, 阈值电压为0.12 V的增强型 AlGaN/GaN HEMT, 并实现了退火后阈值电压为 0.53 V(该电压已经能够适用于开关器件和高速数字器件 .重点研究了不同的槽深对增强型 AlGaN/GaN HEMT特性的影响 , 当槽深增大时阈值电压明显增大 , 但 AlGaN 层过薄时饱和电流下降较为明显 , 这就需要对器件阈值电压和饱和电流进行折中考虑 , 选择最佳栅槽深度 , 使在提高阈值电压的同时保证器件的电流和跨导受到较小影响 . 退火过程中栅肖特基势垒高度得到提高 , 而提高的肖特基势垒高度对沟道的 2DEG 有明显耗尽作用 , 这是引起器件饱和电流下降及阈值电压增大的主要原因 .参考文献1 Kumar V, Lu W, Schwindt R, et al. 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AlGaN/GaN异质结器件的肖特基接触研究的开题报告1. 研究背景AlGaN/GaN异质结器件是当前肖特基二极管研究的热点之一，相较于传统的硅材料，AlGaN/GaN材料具有高电子迁移率、高载流子浓度、高电子饱和漂移速度等优异性能，因此被广泛应用于高功率、高频率电子器件中。
肖特基接触在AlGaN/GaN异质结器件中起着至关重要的作用。
肖特基接触质量的好坏直接影响器件的性能和可靠性，因此对肖特基接触界面的研究和探讨具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容（1）AlGaN/GaN异质结器件的制备及表征采用分子束外延（MBE）技术制备AlGaN/GaN异质结器件，对器件进行电学特性的测试和表征，包括IV特性、C-V特性、多晶硅校准等，以获取器件的基本参数。
（2）肖特基接触质量的研究采用XPS、SEM、AFM等表征手段对AlGaN/GaN肖特基接触界面以及界面形貌进行研究；通过不同处理方式的比较，分析其对肖特基结电学性能的影响；探究肖特基结形成机理和肖特基参数和物理参数之间的关系，为进一步优化肖特基结提供理论基础和实验依据。
3. 研究意义本研究对于AlGaN/GaN异质结器件的研究和应用具有十分重要的意义。
一方面，对于AlGaN/GaN异质结器件的电性能研究，可探究其电学性能的内在机制；另一方面，对肖特基结材料和技术的发展也具有一定的推动作用，可进一步完善肖特基结制备技术、提高器件的性能和可靠性。
4. 研究方法本研究采用MBE制备AlGaN/GaN异质结器件，以探究不同肖特基结处理方式对器件电学性能的影响；利用XPS、SEM、AFM等表征手段，研究AlGaN/GaN异质结的肖特基接触界面及其形貌；探究肖特基结形成机理，揭示肖特基参数和物理参数之间的关系。
5. 预期结果本研究预计获得如下结果：（1）分析AlGaN/GaN异质结器件的电学特性、多晶硅校准等基本参数。
（2）研究不同处理方式对AlGaN/GaN肖特基接触结电学性能的影响，优化肖特基结制备技术，提高器件的性能和可靠性。
GaN基肖特基二极管I―V特性的ATLAS模拟[摘要]GaN基肖特基二极管是一种被广泛应用的GaN 基器件，其具有高击穿电压、高工作频率等优点。
本文用ATLAS器件仿真软件对GaN基肖特基二极管的I-V特性进行了仿真。
分析了界面层厚度以及本征层厚度对器件的I-V特性的影响。
[关键词]肖特基二极管；界面层；本征层；I-V特性中图分类号：TN86.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0336-011 引言GaN作为继Si、GaAs之后的第三代宽禁带半导体材料，以其所具有的高热导率、高热稳定性、高击穿电压、大电子饱和和漂移速度等特点，在高频半导体器件中发展迅速。
GaN 基二极管是非常重要的二极管，尤其是GaN基肖特基二极管和AlGaN/GaN异质结二极管的应用非常广泛，是近几年的研究热点。
GaN基二极管具有导通电阻低、击穿电压高、热导率高、工作频率高等特点，可以工作在复杂的环境中。
肖特基二极管的电学特性与势垒高度有很大的关系，增大势垒高度可以降低暗电流，降低器件的噪声，提高器件的性能。
目前人们找到的有效的提高势垒高度的方法有使用金属-绝缘体-半导体结构（MIS）以及在半导体衬底上加一层比较薄的反型层等。
本文用ATLAS软件模拟仿真了GaN基肖特基二极管的特性，针对MIS结构的肖特基二极管中，不同的界面层厚度和不同的本征层厚度对器件的V-I特性的影响，从而优化器件结构，提高势垒高度，降低器件中的暗电流，提高器件性能。
2 器件的结构传统的GaN肖特基二极管有横向结构、纵向结构和台面结构。
横向结构一般用到AlGaN/GaN异质结，所以不用掺杂也会有电流。
但是器件的正向电流密度偏小。
而纵向结构可以产生大的电流。
但反向漏电流也非常大，导致击穿电压与GaN应达到的水平相距甚远。
台面结构具有电流大，与传统的工艺兼容等优点，当然也有电流密度偏小等缺点。
图1是N型肖特基二极管的台面结构示意图。
学号：14101601173毕业设计（论文）题目：AlGaN-GaN异质结场效应晶体管的I-V特性研究作者彭坤届别2014学院物理与电子学院专业电子科学与技术指导老师文于华职称讲师完成时间2014.05摘要GaN基电子器件最重要的代表之一是AlGaN/GaN异质结场效应晶体管，这是因为它具有高饱和电流、比较高的跨导和较高的截止频率与很高的击穿电压等独特的物理性质。
该论文正是以AlGaN/GaN异质结的基本物理特性作为研究基础来研究AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管的I-V特性。
在考虑到AlGaN/GaN异质结中的自发极化与压电极化效应的物理现象基础上，采用二维物理分析模型计算AlGaN/GaN HEMT 器件的I-V特性，得到了较满意的结果。
关键词：AlGaN/GaN;I-V特性;场效应晶体管,截止频率。
AbstractOne of the most important electronic device representative of the GaN-based AlGaN / GaN heterostructure field effect transistor, because it has a high saturation currents and high transconductance and a high cutoff frequency of the high breakdown voltage, and other unique physical properties. The paper is the basic physical characteristics of AlGaN / GaN heterostructures as a research foundation to study the IV characteristics of AlGaN / GaN heterostructure field-effect transistor. Basic physical phenomena of spontaneous polarization and piezoelectric polarization effects, taking into account the AlGaN / GaN heterostructures on the analysis of two-dimensional physical model AlGaN / GaN HEMT device IV characteristics obtained satisfactory results.Keywords: AlGaN / GaN; IV characteristics; field-effect transistor, the cutoff frequency.目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)第1章绪论 (5)1.1 GaN材料的物理特性 (5)1.2 GaN材料与电子器件的优势及意义 (6)1.3 国内外对本材料的研究动态 (7)第2章Al(Ga)N/GaN异质结构的基本物理原理 (8)2.1 Al(Ga)N/GaN异质结构的形成 (8)2.2 AlGaN/GaN异质结中二维电子气的产生机理 (8)2.3 二维电子气的分布 (10)第3章Al(Ga)N/GaN 场效应晶体管器件的电流-电压（I-V）特性模型 (11)3.1 二维分析模型 (11)第4章模拟结果图与数值分析 (14)4.1二维模型数值分析结果 (14)第5章结束语与未来工作展望 (15)5.1 结束语 (15)5.2 未来的工作展望 (15)参考文献 (16)致谢 (17)第1章绪论1.1 GaN材料的物理特性GaN材料具有比较宽的直接带隙，高的热导性，化学性质很稳定，因为其有强的原子键，所以化学性质很稳定，因此很难被酸腐蚀，抗辐射能力也很强，所以它在高温大功率器件和高频微波器件研究应用方面领域有着极其广阔的发展潜力。
