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InAlN/AlN/GaN HEMT电学特性仿真与分析 被引量:1
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作者 杨娟 张小玲 吕长志 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期411-414,共4页
研究了一种新型GaN基HEMT结构,即InAlN/AlN/GaN异质结层结构,并对其直流特性以及频率特性进行了仿真。通过理论分析,结合TCAD软件,与常规AlGaN/AlN/GaNHEMT进行对比。对栅长为1μm的器件进行仿真,结果表明,器件的最大跨导为450mS/mm,最... 研究了一种新型GaN基HEMT结构,即InAlN/AlN/GaN异质结层结构,并对其直流特性以及频率特性进行了仿真。通过理论分析,结合TCAD软件,与常规AlGaN/AlN/GaNHEMT进行对比。对栅长为1μm的器件进行仿真,结果表明,器件的最大跨导为450mS/mm,最大电流密度为2A/mm,电流增益截止频率fT=15GHz,最高振荡频率fmax=35GHz。 展开更多
关键词 inaln/aln/gan HEMT TCAD
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InAlN/AlN/GaN HEMT器件特性研究 被引量:3
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作者 刘海琪 周建军 +1 位作者 董逊 陈堂胜 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期120-123,共4页
通过利用MOCVD生长的高质量蓝宝石衬底InAlN/AlN/GaN异质结材料,获得了高的二维电子气面密度,其值为1.65×1013cm-2。通过该结构制备了0.15μm栅长InAlN/AlN/GaN HEMT器件,获得了相关的电学特性:最大电流密度为1.3 A/mm,峰值跨导为2... 通过利用MOCVD生长的高质量蓝宝石衬底InAlN/AlN/GaN异质结材料,获得了高的二维电子气面密度,其值为1.65×1013cm-2。通过该结构制备了0.15μm栅长InAlN/AlN/GaN HEMT器件,获得了相关的电学特性:最大电流密度为1.3 A/mm,峰值跨导为260 mS/mm,电流增益截止频率为65 GHz,最大振荡频率为85 GHz。对比于相应的AlGaN/AlN/GaN HEMT器件,InAlN/AlN/GaN HEMT器件由于具有高的二维电子气面密度和薄的势垒层厚度,其最大电流密度和峰值跨导特性有了很大的改善,同时频率特性也有显著提高。 展开更多
关键词 铟铝氮/氮化镓 高电子迁移率晶体管 二维电子气 薄势垒层厚度
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InAlN/AlN/GaN Field-Plated MIS-HEMTs with a Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition SiN Gate Dielectric
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作者 MAO Wei HAO Yue +10 位作者 YANG Cui ZHANG Jin-Cheng MA Xiao-Hua WANG Chong LIU Hong-Xia YANG Lin-An ZHANG Jin-Feng ZHENG Xue-Feng ZHANG Kai CHEN Yong-He YANG Li-Yuan 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2013年第5期176-179,共4页
We report the studies of In0.15Al0.85N/AlN/GaN metal-insulator-semiconductor(MIS)high electron mobility transistors with a field plate(FP)and a plasma-enhanced chemical vapor deposition(PECVD)SiN layer as the gate die... We report the studies of In0.15Al0.85N/AlN/GaN metal-insulator-semiconductor(MIS)high electron mobility transistors with a field plate(FP)and a plasma-enhanced chemical vapor deposition(PECVD)SiN layer as the gate dielectric as well as the surface passivation layer(FP-MIS HEMTs).Compared with conventional In0.15Al0.85N/AlN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs)of the same dimensions,the FP-MIS HEMTs exhibit a maximum drain current of 1211 mA/mm,a breakdown voltage of 120 V,an effective suppression of current collapse,about one order of magnitude reduction in reverse gate leakage,as well as more than five orders of magnitude reduction in forward gate leakage.These results confirm the potential of PECVD SiN in the application of the InAlN/AlN/GaN FP-MIS HEMTs. 展开更多
关键词 aln/gan HEMTS DRAIN
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DC Characteristics of Lattice-Matched InAlN/AlN/GaN High Electron Mobility Transistors 被引量:2
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作者 谢生 冯志红 +3 位作者 刘波 敦少博 毛陆虹 张世林 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2013年第1期43-46,共4页
Lattice-matched InAlN/AlN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown on sapphire substrate by using low-pressure metallorganic chemical vapor deposition were prepared, and the comprehensive DC characteristic... Lattice-matched InAlN/AlN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) grown on sapphire substrate by using low-pressure metallorganic chemical vapor deposition were prepared, and the comprehensive DC characteristics were implemented by Keithley 4200 Semiconductor Characterization System. The experimental results indicated that a maximum drain current over 400 mA/mm and a peak external transconductance of 215 mS/mm can be achieved in the initial HEMTs. However, after the devices endured a 10-h thermal aging in furnace under nitrogen condition at 300 ℃, the maximum reduction of saturation drain current and external transconductance at high gate-source voltage and drain-source voltage were 30% and 35%, respectively. Additionally, an increased drain-source leakage current was observed at three-terminal off-state. It was inferred that the degradation was mainly related to electron-trapping defects in the InAlN barrier layer. 展开更多
关键词 indium aluminum nitride gallium nitride sapphire metallorganic chemical vapor deposition high electron mobility transistor DC characteristic thermal aging
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等离子体增强原子层沉积AlN外延单晶GaN研究
5
作者 卢灏 许晟瑞 +9 位作者 黄永 陈兴 徐爽 刘旭 王心颢 高源 张雅超 段小玲 张进成 郝跃 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期547-553,共7页
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜... 氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜。直到采用两步生长法,即先在衬底上低温生长氮化铝(AlN)成核层,再高温生长GaN,才极大地提高了GaN材料的质量。目前用于制备AlN成核层的方法有磁控溅射以及分子束外延等,为了进一步提高GaN晶体质量,本研究提出在两英寸c面蓝宝石衬底上使用等离子体增强原子层沉积(Plasma-enhanced Atomic Layer Deposition,PEALD)方法制备AlN成核层来外延GaN。相比于磁控溅射方法,PEALD方法制备AlN的晶体质量更好;相比于分子束外延方法,PEALD方法的工艺简单、成本低且产量大。沉积AlN的表征结果表明,AlN沉积速率为0.1 nm/cycle,并且AlN薄膜具有随其厚度变化而变化的岛状形貌。外延GaN表征结果表明,当沉积厚度为20.8 nm的AlN时,GaN外延层的表面最平整,均方根粗糙度为0.272 nm,同时具有最好的光学特性以及最低的位错密度。本研究提出了在PEALD制备的AlN上外延单晶GaN的新方法,沉积20.8 nm的AlN有利于外延高质量的GaN薄膜,可以用于制备高电子迁移率晶体管及发光二极管。 展开更多
关键词 gan aln 等离子体增强原子层沉积 成核层 外延
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不同晶面应变纤锌矿GaN/AlN量子阱的价带结构理论研究
6
作者 刘亚群 李希越 章国豪 《广东工业大学学报》 CAS 2024年第1期119-126,共8页
为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/... 为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/AlN量子阱价带子带模型,并给出了不同晶面GaN/AlN量子阱在双轴和单轴应力作用下的子带能量色散关系。根据应力对量子阱价带结构的影响,对应力与空穴有效质量之间的微观物理关系进行了综合研究。结果表明,价带结构对晶体取向的改变有很大的依赖性。双轴应力对有效质量的改善效果不大,然而单轴压缩应力通过降低垂直沟道方向的能量使低有效质量区域获得更多的空穴,从而有效降低空穴有效质量,且在不同晶面的结构中都减少了约90%。 展开更多
关键词 价带结构 应力 gan/aln量子阱 晶面 k·p方法
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Improved RF power performance of InAlN/GaN HEMT by optimizing rapid thermal annealing process for high-performance low-voltage terminal applications
7
作者 周雨威 宓珉瀚 +9 位作者 王鹏飞 龚灿 陈怡霖 陈治宏 刘捷龙 杨眉 张濛 朱青 马晓华 郝跃 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期474-480,共7页
Improved radio-frequency(RF)power performance of InAlN/GaN high electron mobility transistor(HEMT)is achieved by optimizing the rapid thermal annealing(RTA)process for high-performance low-voltage terminal application... Improved radio-frequency(RF)power performance of InAlN/GaN high electron mobility transistor(HEMT)is achieved by optimizing the rapid thermal annealing(RTA)process for high-performance low-voltage terminal applications.By optimizing the RTA temperature and time,the optimal annealing condition is found to enable low parasitic resistance and thus a high-performance device.Besides,compared with the non-optimized RTA HEMT,the optimized one demonstrates smoother ohmic metal surface morphology and better heterojunction quality including the less degraded heterojunction sheet resistance and clearer heterojunction interfaces as well as negligible material out-diffusion from the barrier to the channel and buffer.Benefiting from the lowered parasitic resistance,improved maximum output current density of 2279 mA·mm^(-1)and higher peak extrinsic transconductance of 526 mS·mm^(-1)are obtained for the optimized RTA HEMT.In addition,due to the superior heterojunction quality,the optimized HEMT shows reduced off-state leakage current of 7×10^(-3)mA·mm^(-1)and suppressed current collapse of only 4%,compared with those of 1×10^(-1)mA·mm^(-1)and 15%for the non-optimized one.At 8 GHz and V_(DS)of 6 V,a significantly improved power-added efficiency of 62%and output power density of 0.71 W·mm^(-1)are achieved for the optimized HEMT,as the result of the improvement in output current,knee voltage,off-state leakage current,and current collapse,which reveals the tremendous advantage of the optimized RTA HEMT in high-performance low-voltage terminal applications. 展开更多
关键词 inaln/gan rapid thermal annealing low voltage RF power performance terminal applications
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Low-resistance ohmic contacts on InAlN/GaN heterostructures with MOCVD-regrown n+-InGaN and mask-free regrowth process
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作者 郭静姝 祝杰杰 +9 位作者 刘思雨 刘捷龙 徐佳豪 陈伟伟 周雨威 赵旭 宓珉瀚 杨眉 马晓华 郝跃 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期467-471,共5页
This paper studied the low-resistance ohmic contacts on InAlN/GaN with metal–organic chemical vapor deposition(MOCVD)regrowth technique.The 150-nm regrown n-InGaN exhibits a low sheet resistance of 31Ω/□,resulting ... This paper studied the low-resistance ohmic contacts on InAlN/GaN with metal–organic chemical vapor deposition(MOCVD)regrowth technique.The 150-nm regrown n-InGaN exhibits a low sheet resistance of 31Ω/□,resulting in an extremely low contact resistance of 0.102Ω·mm between n^(+)-InGaN and InAlN/GaN channels.Mask-free regrowth process was also used to significantly improve the sheet resistance of InAlN/GaN with MOCVD regrown ohmic contacts.Then,the diffusion mechanism between n^(+)-InGaN and InAlN during regrowth process was investigated with electrical and structural characterizations,which could benefit the further process optimization. 展开更多
关键词 inaln/gan low-resistance ohmic contacts metal–organic chemical vapor deposition(MOCVD) n^(+)-Ingan time of flight secondary ion mass spectrometry(TOF-SIMS)
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基于60nmT型栅f_T&f_(max)为170&210 GHz的InAlN/GaN HFETs器件(英文) 被引量:2
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作者 吕元杰 冯志红 +6 位作者 张志荣 宋旭波 谭鑫 郭红雨 尹甲运 房玉龙 蔡树军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期641-645,共5页
基于蓝宝石衬底InAlN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于再生长n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600nm.此外,采用自对准... 基于蓝宝石衬底InAlN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于再生长n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600nm.此外,采用自对准栅工艺制备60nmT型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=1V时,器件最大饱和电流(Ids)达到1.89A/mm,峰值跨导达到462mS/mm.根据小信号测试结果,外推得到器件的f_T和f_(max)分别为170GHz和210GHz,该频率特性为国内InAlN/GaNHFETs器件频率的最高值. 展开更多
关键词 inaln/gan 异质结场效应晶体管(HFETs) 电流增益截止频率(fT) 最大振荡频率(fmax)
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超薄势垒InAlN/GaN HFET器件高频特性分析 被引量:1
10
作者 田秀伟 吕元杰 +2 位作者 宋旭波 房玉龙 冯志红 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期511-515,530,共6页
采用二次外延重掺杂n^+GaN实现非合金欧姆接触,并通过优化干法刻蚀和金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延工艺,有效降低了欧姆接触电阻。将非合金欧姆接触工艺应用于InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)器件制备,器件的有效源漏间距缩小至60... 采用二次外延重掺杂n^+GaN实现非合金欧姆接触,并通过优化干法刻蚀和金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延工艺,有效降低了欧姆接触电阻。将非合金欧姆接触工艺应用于InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)器件制备,器件的有效源漏间距缩小至600 nm。同时,结合40 nm T型栅工艺,制备了高电流截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN HFET器件。结果显示减小欧姆接触电阻和栅长后,器件的电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升。栅偏压为0 V时,器件最大漏源饱和电流密度达到1.88 A/mm;直流峰值跨导达到681 m S/mm。根据射频小信号测试结果外推得到器件的f_T和f_(max)同为217 GHz。 展开更多
关键词 inaln/gan 纳米T型栅 非合金欧姆接触 电流增益截止频率 最大振荡频率
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204~218GHz AlN基板散热增强式GaN二倍频器
11
作者 宋洁晶 高渊 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期800-804,共5页
针对传统肖特基势垒二极管基倍频器输出功率低的问题,提出了一种AlN基板散热增强式GaN二倍频器。倍频器采用AlN基板代替传统石英基板,结合具有高耐压特性的GaN肖特基势垒二极管,大幅提升了倍频器的散热特性及耐受功率。热仿真结果显示... 针对传统肖特基势垒二极管基倍频器输出功率低的问题,提出了一种AlN基板散热增强式GaN二倍频器。倍频器采用AlN基板代替传统石英基板,结合具有高耐压特性的GaN肖特基势垒二极管,大幅提升了倍频器的散热特性及耐受功率。热仿真结果显示倍频器中芯片结温温升下降了约31%,耐受功率达到1 W以上。制作了二倍频器样品并对其输出功率、转换效率进行测试。测试结果表明,输入连续波功率为300 mW时,该二倍频器在204~218 GHz频带内的转换效率均大于10%,具有较大的工作带宽。在210 GHz工作频率下,将输入功率增加至900 mW,二倍频器依然能够稳定工作,实现了87 mW的输出功率和9.7%的转换效率。 展开更多
关键词 氮化镓(gan) 二倍频器 氮化铝(aln) 散热 耐受功率
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Si基超薄势垒InAlN/GaN HEMT开关器件小信号模型 被引量:1
12
作者 张静 梁竞贤 +4 位作者 来龙坤 徐进 张奕泽 闫江 罗卫军 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第5期371-378,共8页
为了更好地表征Si基超薄InAlN/GaN HEMT开关器件的特性和开发更精确的开关电路模型,基于0.25μm HEMT工艺制备了不同栅极电阻的开关器件,提出了附加10 kΩ栅极电阻的器件结构,并对开关器件进行了小信号模型分析。采用传统的去嵌结构提... 为了更好地表征Si基超薄InAlN/GaN HEMT开关器件的特性和开发更精确的开关电路模型,基于0.25μm HEMT工艺制备了不同栅极电阻的开关器件,提出了附加10 kΩ栅极电阻的器件结构,并对开关器件进行了小信号模型分析。采用传统的去嵌结构提取了开关器件的寄生电容、电感和电阻参数来得到相应的本征参数。采用误差因子评估模型的准确度,结果表明模型拟合和实测的S参数基本吻合。最后将模型应用在Ku波段单刀双掷(SPDT)开关电路的设计中,实测的开启状态下该电路的插入损耗小于2.28 dB,输入回波损耗大于10 dB,输出回波损耗大于12 dB;关断状态下其隔离度大于36.54 dB。所提出的Si基InAlN/GaN HEMT模型可以为Si基HEMT的电路设计和集成提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 inaln/gan HEMT 超薄势垒 栅极附加电阻 开关器件 小信号模型 单刀双掷(SPDT)开关
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电流增益截止频率为236 GHz的InAlN/GaN高频HEMT
13
作者 宋旭波 吕元杰 +4 位作者 刘晨 魏碧华 房玉龙 韩婷婷 冯志红 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期275-278,299,共5页
研制了高电流增益截止频率(f_T)的In Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学... 研制了高电流增益截止频率(f_T)的In Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学气相沉积(LPCVD)生长SiN作为栅下介质,降低了InAlN/GaN HEMT栅漏电;利用电子束光刻实现了栅长为50 nm的T型栅。此外,还讨论了寄生效应对器件f_T的影响。测试结果表明,器件的栅漏电为3.8μA/mm,饱和电流密度为2.5 A/mm,f_T达到236 GHz。延时分析表明,器件的寄生延时为0.13 ps,在总延时中所占的比例为19%,优于合金欧姆接触工艺的结果。 展开更多
关键词 inaln/gan 高电子迁移率晶体管(HEMT) 再生长n+gan欧姆接触 电流增益截止频率 低压化学气相沉积(LPCVD)
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Ka波段InAlN/GaN/AlGaN双异质结场效应晶体管
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作者 张效玮 贾科进 +2 位作者 房玉龙 冯志红 赵正平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期589-592,608,共5页
InAlN/GaN/AlGaN双异质结材料可以兼顾较高的二维电子气浓度和较好的载流子限域性,适宜制备Ka波段及以上微波功率器件。使用金属有机物气相外延方法,在SiC衬底上生长高性能InAlN/GaN/AlGaN双异质结构材料并制备了栅长为0.2μm的异质结... InAlN/GaN/AlGaN双异质结材料可以兼顾较高的二维电子气浓度和较好的载流子限域性,适宜制备Ka波段及以上微波功率器件。使用金属有机物气相外延方法,在SiC衬底上生长高性能InAlN/GaN/AlGaN双异质结构材料并制备了栅长为0.2μm的异质结场效应晶体管。测试结果表明,在栅压+2 V时器件的最大电流密度为1.12 A/mm,直流偏置条件VDS为+15 V和VGS为-1.6 V时,最高输出功率密度为2.1 W/mm,29 GHz下实现功率附加效率(ηPAE)为22.3%,截止频率fT达到60 GHz,最高振荡频率fmax为105 GHz。就功率密度和功率附加效率而言,是目前报道的Ka波段InAlN/GaN/AlGaN双异质结场效应晶体管研究的较好结果。 展开更多
关键词 inaln gan Algan双异质结 异质结场效应晶体管(HFET) 附加功率效率 化硅(SiC) 功率增益截止频率 最高振荡频率
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带有原位生长SiN_(x)绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件
15
作者 陈晓娟 张一川 +6 位作者 张昇 李艳奎 牛洁斌 黄森 马晓华 张进成 魏珂 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期483-489,共7页
本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiN_(x)栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_(x)栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍... 本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiN_(x)栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_(x)栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_(GS)=2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm,峰值跨导为509 m S/mm,在V_(GS)=-30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^(-6)A/mm。采用0.15μm T形栅技术,获得98 GHz的fT和165 GHz的f_(MAX)。大信号测量表明,在连续波模式下,漏极电压V_(DS)=8 V时,MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm,45.2%的功率附加效率(PAE),而当V_(DS)增加到15 V时,功率密度提升到5.2 W/mm,PAE为42.2%。 展开更多
关键词 aln/gan 金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管 KA波段 低损耗 低偏压
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背势垒对InAlN/GaN异质结构中二维电子气的影响 被引量:2
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作者 甘天胜 李毅 +8 位作者 刘斌 孔月婵 陈敦军 谢自力 修向前 陈鹏 陈辰 韩平 张荣 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2014年第6期359-365,共7页
利用有效质量理论自洽求解Poisson和Schrdinger方程理论研究了背势垒插入层对InAlN/GaN晶格匹配异质结构的电学性能的影响。研究表明,对于In0.17Al0.83N/AlN/GaN的异质结构,AlN的临界厚度为2.43 nm。此时,异质结中二维电子气(2DEG)浓... 利用有效质量理论自洽求解Poisson和Schrdinger方程理论研究了背势垒插入层对InAlN/GaN晶格匹配异质结构的电学性能的影响。研究表明,对于In0.17Al0.83N/AlN/GaN的异质结构,AlN的临界厚度为2.43 nm。此时,异质结中二维电子气(2DEG)浓度达到2.49×1013 cm-2,且不随势垒层厚度的变化而变化。重点模拟研究了具有背势垒的InAlN/AlN/GaN/AlGaN/GaN和InAlN/AlN/GaN/InGaN/GaN两种结构的能带结构和2DEG的分布情况。理论结果表明,采用AlGaN背势垒结构时,对于AlGaN的任意Al组分,GaN沟道层导带底能量均被抬升,增强了AlN/GaN三角势阱对2DEG的限制作用,提高了电子迁移率。采用InGaN/GaN作为背势垒结构,当InGaN厚度为2或3 nm时,三角势阱中的2DEG随InGaN中In组分的增加先升高后降低,这主要是由于GaN/InGaN界面处产生的正极化电荷的影响,引起电子在AlN/GaN三角势阱和InGaN/GaN势阱之间的分布变化。 展开更多
关键词 inaln gan异质结构 背势垒插入层 二维电子气(2DEG) 能带结构 电子迁移率
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结构参数对N极性面GaN/InAlN高电子迁移率晶体管性能的影响 被引量:2
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作者 刘燕丽 王伟 +3 位作者 董燕 陈敦军 张荣 郑有炓 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第24期288-294,共7页
基于漂移-扩散传输模型、费米狄拉克统计模型以及Shockley-Read-Hall复合模型等,通过自洽求解薛定谔方程、泊松方程以及载流子连续性方程,模拟研究了材料结构参数对N极性面GaN/InAlN高电子迁移率晶体管性能的影响及其物理机制.结果表明... 基于漂移-扩散传输模型、费米狄拉克统计模型以及Shockley-Read-Hall复合模型等,通过自洽求解薛定谔方程、泊松方程以及载流子连续性方程,模拟研究了材料结构参数对N极性面GaN/InAlN高电子迁移率晶体管性能的影响及其物理机制.结果表明,增加GaN沟道层的厚度(5-15 nm)与InAlN背势垒层的厚度(10-40 nm),均使得器件的饱和输出电流增大,阈值电压发生负向漂移.器件的跨导峰值随Ga N沟道层厚度的增加与InAlN背势垒层厚度的减小而减小.模拟中,各种性能参数的变化趋势均随GaN沟道层与InAlN背势垒层厚度的增加而逐渐变缓,当GaN沟道层厚度超过15 nm、InAlN背势垒层厚度超过40 nm后,器件的饱和输出电流、阈值电压等参数基本趋于稳定.材料结构参数对器件性能影响的主要原因可归于器件内部极化效应、能带结构以及沟道中二维电子气的变化. 展开更多
关键词 N极性面gan/inaln 高电子迁移率晶体管 结构参数 电学性能
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晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料二维电子气输运特性研究 被引量:1
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作者 王平亚 张金风 +3 位作者 薛军帅 周勇波 张进成 郝跃 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期597-602,共6页
文章研究了InAlN/GaN和引入AlN界面插入层形成的InAlN/AlN/GaN材料的输运性质.样品均在蓝宝石上以脉冲金属有机物化学气相淀积法生长,霍尔迁移率变温特性具有典型的二维电子气(2DEG)特征.综合各种散射机理包括声学形变势散射、压电散射... 文章研究了InAlN/GaN和引入AlN界面插入层形成的InAlN/AlN/GaN材料的输运性质.样品均在蓝宝石上以脉冲金属有机物化学气相淀积法生长,霍尔迁移率变温特性具有典型的二维电子气(2DEG)特征.综合各种散射机理包括声学形变势散射、压电散射、极性光学声子散射、位错散射、合金无序散射和界面粗糙度散射,理论分析了温度对迁移率的影响,发现室温下两种材料中2DEG支配性的散射机理都是极性光学波散射和界面粗糙度散射;AlN插入层对InAlN/GaN材料迁移率的改善作用一方面是免除2DEG的合金无序散射,另外还显著改善异质界面,抑制了界面粗糙度散射.考虑到2DEG密度也是影响其迁移率的重要因素,结合实验数据给出了晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料的2DEG迁移率随电子密度变化的理论上限. 展开更多
关键词 inaln/gan 二维电子气 迁移率
原文传递
AlGaN插入层对InAlN/AlGaN/GaN异质结散射机制的影响 被引量:3
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作者 陈谦 李群 杨莺 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期238-244,共7页
InAlN/AlN/GaN异质结中,名义上的AlN插入层实为Ga含量很高的AlGaN层, Al, Ga摩尔百分比决定了电子波函数与隧穿几率,因此影响与InAlN/AlGaN势垒层有关的散射机制.本文通过求解薛定谔-泊松方程与输运方程,研究了AlGaN层Al摩尔百分含量对I... InAlN/AlN/GaN异质结中,名义上的AlN插入层实为Ga含量很高的AlGaN层, Al, Ga摩尔百分比决定了电子波函数与隧穿几率,因此影响与InAlN/AlGaN势垒层有关的散射机制.本文通过求解薛定谔-泊松方程与输运方程,研究了AlGaN层Al摩尔百分含量对InAlN组分不均匀导致的子带能级波动散射、导带波动散射以及合金无序散射三种散射机制的影响.结果显示:当Al含量由0增大到1,子带能级波动散射强度与合金无序散射强度先增大后减小,导带波动散射强度单调减小;在Al含量为0.1附近的小组分范围内,合金无序散射是限制迁移率的主要散射机制,该组分范围之外,子带能级波动散射是限制迁移率的主要散射机制;当Al摩尔百分含量超过0.52,三种散射机制共同限制的迁移率超过无插入层结构的迁移率, AlGaN层显示出对迁移率的提升作用. 展开更多
关键词 inaln/Algan/gan异质结 合金无序散射 子带能级波动散射 导带波动散射
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InAlN/GaN异质结二维电子气波函数的变分法研究 被引量:2
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作者 李群 陈谦 种景 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期234-239,共6页
使用变分法推导了InAlN/GaN异质结二维电子气波函数和基态能级的解析表达式,并讨论了InAlN/GaN异质结结构参数对二维电子气电学特性的影响.在假设二维电子气来源于表面态的前提下,使用了一个包含两个变分参数的尝试波函数推导电子总能... 使用变分法推导了InAlN/GaN异质结二维电子气波函数和基态能级的解析表达式,并讨论了InAlN/GaN异质结结构参数对二维电子气电学特性的影响.在假设二维电子气来源于表面态的前提下,使用了一个包含两个变分参数的尝试波函数推导电子总能量期望值,并通过寻找能量期望极小值确定变分参数.计算结果显示,二维电子气面密度随InAlN厚度的增大而增大,且理论结果与实验结果一致.二维电子气面密度增大抬高了基态能级与费米能级,并保持二者之差增大以容纳更多电子.InAlN/GaN界面处的极化强度失配随着In组分增大而减弱,二维电子气面密度随之减小,并导致基态能级与费米能级减小.所建立的模型能够解释InAlN/GaN异质结二维电子气的部分电学行为,并为电子输运与光学跃迁的研究提供了解析表达式. 展开更多
关键词 inaln/gan异质结 二维电子气 变分法 波函数
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