GaN材料具有寬禁帶、高擊穿場強、高電子遷移率、高電子飽和速度、耐腐蝕、抗輻射等優勢,非常有利于制作高頻率、高溫以及大功率器件。基于GaN異質結和二維電子氣(2DEG)電導的高電子遷移率晶體管(HEMT)器件在近年來得到了廣泛深入的研究。理論上,非極性GaN異質結比極性GaN異質結更易于制備增強型的HEMT器件。然而實驗顯示,極性GaN HEMT器件的2DEG遷移率為各向同性,且可以達到2000cm2/(Vs);非極性GaN HEMT器件的2DEG遷移率卻表現出各向異性,且最大值只有不到200 cm2/(Vs)。非極性GaN異質結這種特殊的2DEG輸運行為對非極性GaN HEMT的開發具有負面的影響,初步的研究顯示其成因可能與非極性GaN異質結界面形貌的各向異性以及層錯缺陷有關,但機理還很不明確。基于各向異性二維電子氣輸運的一般理論,本文對非極性面AlGaN/GaN異質結界面的幾種各向異性散射機制以及帶電基底堆垛層錯對2DEG遷移率的影響建立了模型并進行了定量分析,計算結果與實驗數據具有很好的一致性。這些散射機制和帶電層錯影響遷移率的機理分別描述如下。在非極性m面AlGaN/GaN異質...

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【部分圖文】：

圖1.1GaN的晶體結構：纖鋅礦（左）和閃鋅礦（右）

圖1.1GaN的晶體結構：纖鋅礦（左）和閃鋅礦（右）目前絕大部分關于氮化物的研究都集中在纖鋅礦結構材料（如表1.1所列GaN性質即纖鋅礦GaN性質），以下所討論的氮化物在不說明的情況下指纖鋅礦結構氮化物。GaN的密度是6.1g/cm3，是一種穩定且堅硬的材料....

圖1.2AlGaN/GaN異質結構二維電子氣能帶圖

帶半導體材料中，GaN材料不僅本身有著杰出的材料特性，更重要帶更寬的AlGaN三元合金材料結合，制備形成具有二維電子氣(2D異質結。該結構在室溫下可獲得較高的電子遷移率（2000cm2/(Vs)）（3×107cm/s）和飽和電子速度（2×107cm/s），同時二維電子氣濃....

圖1.4HEMT的光學成像圖，其柵指向各不相同(a)90°(b)67°(c)45°(d)23°(e)0°，(f)圖為柵指向角度的圖示

為非極性材料的研究相對較不成熟，非極性材料的很多特性還沒有定量定性的解釋這對非極性材料和器件的物理機理研究提出了巨大的挑戰。1.2.3非極性GaN基器件各向異性的輸運特性目前，由于非極性材料中存在著嚴重的各向異性問題，人們對于非極AlGaN/GaN異質結的研究還處于初級階....

圖1.5遷移率和跨導隨柵指向角度不同的變化

圖1.5遷移率和跨導隨柵指向角度不同的變化yukiKuroda等人[22]也進一步研究了非極性a面AlGaN/GaNHFEI-V特性曲線。其中在不同柵指向下的輸出特性曲線如圖1.6所柵指向的器件的柵電流相比于<0001>柵指向的器件具有更高的漏在此指向下器....

本文編號：3999307