功率AlGaN/GaN肖特基二极管结构优化设计

利用Silvaco-ATLAS软件设计了AlGaN/GaN肖特基二极管(SBD)的基本结构,主要针对功率器件的关键参数—击穿电压进行仿真模拟,分析对比了AlGaN/GaN异质结中Al的组分、二极管阳极与阴极的间距Lac、场板的引入和长度以及FP结构下钝化层Si3N4的厚度t对二极管击穿特性的影响。结果显示,Lac的增加、场板的引入和FP结构下钝化层厚度t的变化均对二极管的击穿特性有所优化,但同时,Al组分的增加和Lac的增加对二极管引入了不同程度的负面影响。仿真结果对器件的实际制作具有一定的指导意义。

Ni/Au/n-GaN肖特基二极管可导位错的电学模型

可导线性位错被普遍认为是GaN基器件泄漏电流的主要输运通道,但其精细的电学模型目前仍不清楚.鉴于此,本文基于对GaN肖特基二极管的电流输运机制分析提出可导位错的物理模型,重点强调:1)位于位错中心的深能级受主态(主要Ga空位)电离后库仑势较高,理论上对泄漏电流没有贡献; 2)位错周围的高浓度浅能级施主态电离后能形成势垒高度较低的薄表面耗尽层,可引发显著隧穿电流,成为主要漏电通道;3)并非传统N空位,认为O替代N所形成的浅能级施主缺陷应是引发漏电的主要电学态,其热激活能约为47.5 meV.本工作亦有助于理解其他GaN器件的电流输运和电学退化行为.

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.

复合漏电模型建立及阶梯场板GaN肖特基势垒二极管设计

准垂直GaN肖特基势垒二极管(SBD)因其低成本和高电流传输能力而备受关注.但其主要问题在于无法很好地估计器件的反向特性,从而影响二极管的设计.本文考虑了GaN材料的缺陷以及多种漏电机制,建立了复合漏电模型,对准垂直Ga N SBD的特性进行了模拟,仿真结果与实验结果吻合.基于此所提模型设计出具有高击穿电压的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD.根据漏电流、温度和电场在反向电压下的相关性,分析了漏电机制和器件耐压特性,设计的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD的Baliga优值BFOM达到73.81 MW/cm^(2).

n-GaN肖特基势垒二极管的高温电子辐照效应

本文研究了n-GaN肖特基势垒二极管的高温电子辐照效应。实验结果显示,高温下进行电子辐照,界面处辐照诱生缺陷会同时产生和被退火恢复;器件的击穿电压和反向漏电流受辐照影响减弱,其电学阈值增加;由辐照效应导致的可见光响应的影响仍然存在。