检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2022年第15期71卷 299-305页

作者：武鹏张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室西安 710071

氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4 eV)、高的击穿场强(3.3 MV/cm),在高温、高压等方面有良好的应用前景.尤其是对于铝镓氮/氮化镓异质结构材料而言,由极化效应产生的高面密度和高迁移率二维电子气在降低器件导通电阻、提高器件工作效率... 详细信息

氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4 eV)、高的击穿场强(3.3 MV/cm),在高温、高压等方面有良好的应用前景.尤其是对于铝镓氮/氮化镓异质结构材料而言,由极化效应产生的高面密度和高迁移率二维电子气在降低器件导通电阻、提高器件工作效率方面具有极大的优势.由于缺乏高质量、大尺寸的氮化镓单晶衬底,常规氮化镓材料均是在蓝宝石、硅和碳化硅等异质衬底上外延而成.较大的晶格失配和热失配导致异质外延过程中产生密度高达107—1010 cm–2的穿透位错,使器件性能难以进一步提升.本文采用基于自支撑氮化镓衬底的铝镓氮/氮化镓异质结构材料制备凹槽阳极结构肖特基势垒二极管,通过对欧姆接触区域铝镓氮势垒层刻蚀深度的精确控制,依托单步自对准凹槽欧姆接触技术解决了低位错密度自支撑氮化镓材料的低阻欧姆接触技术难题,实现了接触电阻仅为0.37 W·mm的低阻欧姆接触;通过采用慢速低损伤刻蚀技术制备阳极凹槽区域,使器件阳极金属与氮化镓导电沟道直接接触,实现了高达3×107开关比的高性能器件,且器件开启电压仅为0.67 V,425 K高温下,器件反向漏电仅为1.6×10–7 A/mm.实验结果表明,基于自支撑氮化镓衬底的凹槽阳极结构铝镓氮/氮化镓肖特基势垒二极管可以有效抑制器件反向漏电,极大地提升器件电学性能.

关键词：自支撑氮化镓衬底肖特基势垒二极管低反向漏电铝镓氮/氮化镓

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一种含浮栅的肖特基场效应晶体管特性研究

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微处理机 2025年第1期46卷 20-23页

作者：王继祥靳晓诗任国琛沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

本文提出一种源漏浮栅型场效应晶体管,针对传统PN结型器件在纳米尺度下结变陡的问题,采用金属-本征硅接触形成肖特基势垒,并在器件内部设计可充电的编程浮栅。研究表明,在N型工作模式下,当控制栅加正向电压且浮栅充入正电荷时,可增强栅... 详细信息

本文提出一种源漏浮栅型场效应晶体管,针对传统PN结型器件在纳米尺度下结变陡的问题,采用金属-本征硅接触形成肖特基势垒,并在器件内部设计可充电的编程浮栅。研究表明,在N型工作模式下,当控制栅加正向电压且浮栅充入正电荷时,可增强栅极与源漏极重叠部分的电场强度,提高导通电流;当控制栅加反向电压时,浮栅中的正电荷减小了重叠区电场强度,降低了能带弯曲程度,从而减小反向漏电。该器件具有高导通电流和低反向漏电特性,且在纳米尺度下制作工艺简单,在未来集成电路中具有良好的应用前景。

关键词：浮栅型场效应晶体管肖特基势垒低反向漏电

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基于湿法腐蚀凹槽阳极的低漏电高耐压AlGaN/GaN肖特基二极管

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物理学报 2023年第17期72卷 336-342页

作者：武鹏朱宏宇吴金星张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成电路全国重点实验室西安 710071 中国飞行试验研究院西安 710089

得益于铝镓氮/氮化镓异质结材料较大的禁带宽度、较高的击穿场强以及异质界面存在的高面密度及高迁移率的二维电子气,基于该异质结材料的器件在高压大功率及微波射频方面具有良好的应用前景,尤其是随着大尺寸硅基氮化镓材料外延技术的... 详细信息

得益于铝镓氮/氮化镓异质结材料较大的禁带宽度、较高的击穿场强以及异质界面存在的高面密度及高迁移率的二维电子气,基于该异质结材料的器件在高压大功率及微波射频方面具有良好的应用前景,尤其是随着大尺寸硅基氮化镓材料外延技术的逐渐成熟,低成本的氮化镓器件在消费电子方面也展现出极大的优势.为了提高铝镓氮/氮化镓肖特基二极管的整流效率,通常要求器件具有较小的开启电压、较低的反向漏电和较高的击穿电压,采用低功函数金属阳极结构能有效降低器件开启电压,但较低的阳极势垒高度使器件易受界面缺陷的影响,导致器件反向漏电增大.本文采用一种新型的基于热氧氧化及氢氧化钾腐蚀的低损伤阳极凹槽制备技术,解决了常规干法刻蚀引入的表面等离子体损伤难题,使凹槽表面粗糙度由0.57 nm降低至0.23 nm,器件阳极反向偏置为-1 kV时的漏电流密度由1.5 × 10-6 A/mm降低至2.6 × 10-7 A/mm,另外,由于热KOH溶液对热氧氧化后的AlGaN势垒层及GaN沟道层具有良好的腐蚀选择比,因此避免了干法刻蚀腔体中由于等离子体分布不均匀导致的边缘刻蚀尖峰问题,使器件反向耐压由-1.28 kV提升至-1.73kV,器件性能得到极大提升.

关键词：铝镓氮/氮化镓肖特基二极管低反向漏电高击穿电压

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AlGaN/GaN肖特基二极管阳极后退火界面态修复技术

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物理学报 2023年第19期72卷 260-266页

作者：武鹏李若晗张涛张进成郝跃西安电子科技大学宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室西安 710071 西安微电子技术研究所西安 710054

AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电... 详细信息

AlGaN/GaN异质结构材料在较强自发极化和压电极化的作用下,会产生高面密度和高迁移率的二维电子气,保障了基于该异质结构的GaN肖特基二极管器件具有高输出电流密度和低导通电阻特性.阳极作为GaN肖特基二极管的核心结构,对器件的开启电压、反向漏电、导通电阻、击穿电压等核心参数具有重要影响.因此,制备低界面态密度肖特基结是实现高性能GaN肖特基二极管的前提.本文基于低功函数金属钨阳极AlGaN/GaN肖特基二极管结构,通过采用阳极后退火技术促进阳极金属与下方GaN材料反应成键,有效抑制了阳极金-半界面的界面态密度,经阳极后退火处理后,器件阳极界面态密度由9.48×1015 eV-1·cm-2降低至1.77×1013 ***-2.得益于良好的阳极低界面态特性,反向偏置下,阳极隧穿路径被大幅度抑制,器件反向漏电降低了 2个数量级.另外,器件正向导通过程中,载流子受界面陷阱态影响的输运机制也被抑制,器件微分导通电阻从17.05 Ω·mm降低至12.57 Ω·mm.实验结果表明,阳极后退火技术可以有效抑制阳极金-半界面态密度,大幅度提高GaN肖特基二极管的器件特性,是制备高性能GaN肖特基二极管器件的核心关键技术.

关键词： AlGaN/GaN 肖特基二极管低反向漏电低界面态密度

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AlGaN/GaN SBD凹槽技术与高温热存储研究

AlGaN/GaN SBD凹槽技术与高温热存储研究

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作者：林长志西安电子科技大学

学位级别：硕士

GaN基SBD具有耐高压、耐高温、抗辐射和大功率等优势,在微波功率领域具有广阔的应用前景。目前,传统的氮化镓ICP刻蚀工艺存在刻蚀表面损伤和刻蚀尖峰引起电场集中问题,导致器件反向漏电流较高与理论值还具有一定差距,通常采用慢速低损伤... 详细信息

GaN基SBD具有耐高压、耐高温、抗辐射和大功率等优势,在微波功率领域具有广阔的应用前景。目前,传统的氮化镓ICP刻蚀工艺存在刻蚀表面损伤和刻蚀尖峰引起电场集中问题,导致器件反向漏电流较高与理论值还具有一定差距,通常采用慢速低损伤ICP刻蚀和湿法刻蚀来降低刻蚀损伤,本论文从刻蚀工艺优化、表面刻蚀损伤修复、器件高温热存储可靠性三个方面研究凹槽了AlGaN/GaN SBD的特性。本文主要的研究内容与成果如下: 1、通过优化氮化镓ICP刻蚀工艺,实现了GaN的1.2 nm/min慢速低损伤刻蚀技术,制备了钨阳极凹槽AlGaN/GaN SBD器件。在保证较低开启电压（0.43 V）的同时,实现的反向泄漏电流密度降低至2.7×10-8 A/mm（@-100 V）。 2、针对前文氮化镓刻蚀损伤,引起器件反向漏电较高的问题,分别采用了湿法和干法处理以实现表面刻蚀损伤的修复,相比于氧等离子体处理、盐酸和氨水等方式修复刻蚀损伤,基于四甲基氢氧化铵溶液的湿法刻蚀损伤修复工艺效果更为明显,势垒高度从0.63 e V增加至0.65 e V,反向漏电从0.72μA/mm降至0.11μA/mm。 3、研究了凹槽AlGaN/GaN SBD高温热存储中肖特基接触理想因子减小、欧姆接触性能退化。高温热存储对肖特基接触的影响,高温热应力理想因子从1.26降低至1.16,改善了器件的肖特基接触特性,阳极/氮化镓界面形成更多金属化合物是改善的主要原因。关于欧姆接触性能退化,在300℃热存储96h条件下,欧姆接触电阻退化相对较多,从1.31Ω·mm增加至1.49Ω·mm,接触电阻退化了13.7%,TEM测试结果显示:金扩散至铝金属层中,说明高温应力下欧姆接触金属层结构遭到了不可逆的破坏,从而导致欧姆接触电阻的增加。 4、研究了高温热存储下凹槽AlGaN/GaN SBD反向漏电机制,分析了器件高温热存储反向漏电机制分为两个阶段:第一阶段反向漏电特性有所改善,在225℃和300℃热存储96 h时减小了两至三个数量级,计算得出肖特基势垒高度提高,理想因子减小,反向漏电机制以热电子发射为主;第二阶段,反向漏电特性退化明显增加一至两个数量级,说明高温热应力下,在势垒层与沟道层之间产生了更多的缺陷,更多电子被俘获,较低反向偏压不足以使得电子激发,而在较高反偏电压下,电子获得更高的能量受激发参与到漏电流的形成,促使自此阶段反向特性退化明显。

关键词： AlGaN/GaN SBD 低反向漏电凹槽技术高温热存储(HTS)

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