GaN异质结的二维表面态

提要:提出了氮化物表面强极化电荷产生薄吸附层形成的二维表面态新模型.从薛定谔方程和泊松方程的自洽计算中得到了新的二维表面态.计算了不同吸附层能带带阶、厚度和表面势下的表面状态,研究了表面态与异质结构间的关联.算得的表面能级同实验测量数据相吻合.用该态模型解释了氮化物产生高密度表面态的原因和深表面能级与较浅的瞬态电流激活能间的矛盾.

氮化物异质结电子气的二维特性和迁移率

从自洽求解薛定谔方程出发,计算了氮化物异质结中的二维电子气、退局域态和二维表面态。研究了电子气二维特性与迁移率间的关联。用电子气的二维特性和沟道电子向表面态溢出模型解释了室温和低温下迁移率随电子浓度变化的行为。以电子迁移率与异质结构间的关联为依据,提出了优化设计异质结构来增大电子迁移率和降低迁移率随电子浓度变化的新思路。

AlGaN/GaN HFET中的陷阱

提出了二维表面态和表面缺陷层构成的AlGaN/GaN HFET中的陷阱模型。自洽求解薛定谔方程和泊松方程得到异质结能带和沟道阱基态、激发态及二维表面态的波函数。发现表面高密度缺陷减薄了势垒层厚度,显著增强了热电子隧穿过程。从缺陷态发射电子和热电子隧穿构成的新陷阱模型出发,解释了HFET的瞬态电流、肖特基势垒的伏安特性和产生-复合噪声。最后讨论了改进材料生长和器件工艺来抑制陷阱效应,改善器件性能的途径。

AlGaN/GaN HFET中的陷阱位置和激活能

自洽求解薛定谔方程和泊松方程求出了异质结能带和沟道阱基态、激发态及二维表面态的波函数.研究了表面陷阱位置及其激活能.发现表面高密度缺陷减薄了势垒层,显著增强了热电子隧穿过程.从缺陷态发射电子和热电子隧穿构成的新陷阱模型出发,解释了HFET的瞬态电流和产生.复合噪声.最后讨论了改进材料生长和器件工艺来抑制陷阱效应,改善器件性能的途径.

AlN钝化层对AlGaN/GaN异质结及其高温特性的影响

主要研究了AlN钝化介质层对AlGaN/GaN异质结势垒层应力的修改以及应力的变化对二维电子气高温输运性质的影响。研究结果表明:AlN介质层会对AlGaN势垒层产生附加的平面压应变;AlN和传统的Si3N4钝化介质都能减轻AlGaN势垒层在高温下的应变弛豫,但AlN介质层效果更明显。和传统的Si3N4钝化介质相比较,AlN钝化层不仅会显著增加AlGaN/GaN异质结二维电子气密度度,还会明显提高二维电子气迁移率,同时,AlN钝化后二维电子气密度的温度稳定性也更好。因此,对AlGaN/GaN异质结器件来说,AlN是一种有潜力的钝化介质。