GaN肖特基二极管的正向电流输运和低频噪声行为

首先测量了GaN肖特基二极管的正向变温电流-电压特性,研究了其电流输运机制,然后分析了在不同注入电流条件下的低频噪声行为.结果表明:1)在正向高电压区,热发射机制占主导,有效势垒高度约为1.25 eV;2)在正向低偏压区(V <0.8 V),与位错相关的缺陷辅助隧穿电流占主导,有效势垒高度约为0.92 eV (T=300 K);3)在极小电流(I <1μA)和极低频率(f <10 Hz)下,洛伦兹型噪声才会出现;电子的渡越时间取决于多个缺陷对电子的不断捕获和释放过程,典型时间常数约为30 ms (I=1μA);4)在更高频率和电流下,低频1/f噪声占主导;电流的输运主要受到势垒高度的随机波动的影响,所对应的系数约为1.1.

氮化镓基高电子迁移率晶体管Kink效应研究

研究了氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)发生Kink效应的物理机制,并进行了实验测试。测试结果表明,当第一次扫描、漏极电压较大时,扩散进入耗尽区的电子在高场作用下形成热电子,碰撞电离出深能级施主态中的非平衡电子,第二次扫描的Kink效应减弱。当第一次扫描、漏极电压较小时,扩散进入耗尽区的电子被浅能级缺陷态捕获,第二次扫描的Kink效应增强。在开态下,增大反向栅极电压,可减小沟道电子浓度,进而减小电子捕获效应,Kink效应减弱。在半开态和闭态下,Kink效应不显著。最终得出,GaN缓冲层内类施主型缺陷态对沟道电子的捕获和热电子辅助去捕获,是Kink效应发生的主要原因。

氟等离子体离子注入Au/Ni/n-GaN二极管特性研究

研究了氟等离子体离子注入对Au/Ni/n-GaN二极管的电学和光学特性的影响。结果表明,离子注入后,器件的反向泄漏电流从1×10-5 A降低至1×10-12 A (偏压为-5 V),整流特性获得显著提高;器件的内建势垒高度从1.30 eV增至3.22 eV,接近GaN的禁带宽度,表明最高价带处产生了高浓度的空穴;器件能够实现紫外光探测,在偏压为-5 V时,紫外/可见光抑制比约为1×103,最高响应度约为0.045 A/W,最大外量子效率约为15.5%,瞬态响应平均衰减时间常数约为35 ms。由此可见,氟等离子体离子注入是调节Au/Ni/n-GaN二极管电学和光学性能的有效手段之一。