平面掺杂异质结场效应管的二维电子气浓度和材料结构尺寸之间的关系

本文对场效应管所用材料的隔离层，δ调制掺杂层，势垒耗尽层等材料结构尺寸，异质结界面的二维电子气浓度，场效应管的夹断电压，沟道电流等以及它们之间的关系进行了计算分析，可作为材料和器件结构设计的依据．

AlGaN/GaN纳米异质结构中的二维电子气密度研究

本文设计了纳米线核壳AlGaN/GaN异质结构,研究了势垒层厚度、Al组分、掺杂浓度对平面和纳米线异质结构中二维电子气(2DEG)浓度的影响规律。结果表明,随着势垒层厚度的逐渐增大,两种结构中2DEG浓度增速逐渐减缓,当达到40 nm后,由于表面态电子完全发射,2DEG浓度逐渐稳定不变。随着Al组分的增加,极化效应逐渐增强,使得两种结构在异质界面处的2DEG浓度都逐渐增加。当掺杂浓度逐渐提高时,两者在异质界面处电势差增大,势阱加深,束缚电子能力加强,最终导致2DEG浓度逐渐增加,当掺杂浓度增加到2.0×10^(18)cm^(-3)后,2DEG面密度达到最大值。与平面结构相比,纳米线结构可以实现更高的Al组分,在高Al组分之下,2DEG面密度最高可达5.13×10^(13)cm^(-2),相比于平面结构有较大的提高。

AlN插入层对Al_xGa_(1-x)N/GaN界面电子散射的影响

本文研究AlN作为AlxGa1-xN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化,考虑了AlxGa1-xN和AlN势垒层的自发极化、压电极化对AlxGa1-xN/Al N/GaN双异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)中极化电荷面密度、二维电子气(2DEG)浓度的影响,分析了AlN厚度与界面粗糙度散射和合金无序散射的关系;结果表明,2DEG浓度、界面粗糙度散射和合金无序散射依赖于AlN层厚度,插入一层1—3nm薄的AlN层,可以明显提高电子迁移率.

InGaN插入层对AlGaN/GaN界面电子散射的影响

本文研究InGaN作为AlGaN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化,考虑了AlGaN和InGaN势垒层的自发极化与压电极化对Al_(x)Ga_(1-x)N/In_(y)Ga_(1-y)N/GaN双异质结高电子迁移率晶体管中极化电荷面密度、二维电子气(2DEG)浓度的影响,理论分析了不同In摩尔组分下,InGaN厚度与界面粗糙度散射、随机偶极散射和极性光学声子散射之间的关系.计算结果表明:界面粗糙度散射和随机偶极散射对双异质结Al_(x)Ga_(1-x)N/In_(y)Ga_(1-y)N/GaN的电子输运性质有重要影响,极性光学声子散射对其影响最弱;2DEG浓度、界面粗糙度散射、随机偶极散射和极性光学声子散射的强弱由InGaN势垒层厚度和In摩尔组分共同决定.