直流大电压下 GaN HEMT电流崩塌效应探索

基于GaN HEMT器件物理和实验分析测试结果,提出了一种GaN电流崩塌效应的新物理模型.研究表明,在大漏极电压条件下,沟道电子易于注入到GaN缓冲层中,并被缓冲层中的陷阱所俘获,耗尽二维电子气,从而导致电流崩塌效应.该模型描述了电流崩塌效应与缓冲层中陷阱的相互关系,并获得了电流崩塌前后迁移率与二维电子气浓度乘积的归一化值.该结果可望用于GaN HEMT器件进一步的理论探讨和实验研究.     

直流大电压下 GaN HEMT电流崩塌效应探索

基于GaN HEMT器件物理和实验分析测试结果,提出了一种GaN电流崩塌效应的新物理模型.研究表明,在大漏极电压条件下,沟道电子易于注入到GaN缓冲层中,并被缓冲层中的陷阱所俘获,耗尽二维电子气,从而导致电流崩塌效应.该模型描述了电流崩塌效应与缓冲层中陷阱的相互关系,并获得了电流崩塌前后迁移率与二维电子气浓度乘积的归一化值.该结果可望用于GaN HEMT器件进一步的理论探讨和实验研究.     

掺杂AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

对不同掺杂浓度AlGaN/GaN HEMTs施加直流偏置应力,研究掺杂AlGaN/GaN HEMTs电流崩塌效应.实验表明,掺杂AlGaN势垒层对器件电流崩塌效应有明显的抑制作用,随着掺杂浓度增加,掺杂对电流崩塌效应的抑制作用越显著.这是因为对于掺杂AlGaN/GaN HEMT,表面态俘获电子将耗尽掺杂AlGaN层,从而能对2DEG起屏蔽作用.AlGaN体内杂质电离后留下正电荷也能进一步屏蔽表面态对沟道2DEG的影响.     

GaN HEMT器件的电流崩塌效应分析

研究了氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的温度特性,分析了自热效应造成GaN HEMT的电流崩塌现象。提出了一种图形化衬底技术来降低器件温度。在缓冲层与衬底界面设置与缓冲层同材料的梯形微阱,在势垒层与钝化层界面设置无掺杂和低Al组分的AlGaN矩形微阱。结果表明,与无微阱结构器件相比,新型有微阱结构器件的温度峰值降低了18.148 K,电流崩塌效应改善比值达20.64%。     

栅脉冲下AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

源于AlGaN/GaNHEMT器件的大量测试分析发现,栅脉冲条件下漏极电流比直流情况下减小了47%;随着信号频率的改变,漏极电流按μnCoxW[α (0.13 0.64f)VGS (0.13 0.32 f)VGS2](VGS-Vth)2/L的规律变化;脉冲信号宽度对漏电流崩塌影响较小.基于实验结果的理论分析认为,电子从栅极注入到栅漏之间并被表面态所俘获,在沟道中形成增加的耗尽层,使得沟道二维电子气浓度减小,从而导致形成电流崩塌效应的主要原因之一.该结论有助于AlGaN HEMT器件脉冲条件下电流崩塌效应理论解释和器件应用.     

脉冲条件下GaN HEMT电流崩塌效应研究

基于GaN HEMT器件实验测试结果,提出了一种GaN电流崩塌效应产生的新观点.大量测试分析发现,脉冲条件下,漏极电流比直流时减小大约50%;脉冲信号频率对电流崩塌效应影响较小;当栅压较小时,随着脉冲宽度的改变,漏脉冲电流按I0 (0.89 γ T/16)的规律变化.分析认为,电子从栅极注入到栅漏之间,并被表面态捕获,在沟道中形成增加的耗尽层,使得沟道电流减小,从而导致电流崩塌效应.该结论可望用于GaN HEMT器件在脉冲条件下电流崩塌效应进一步的理论探讨和实验研究.     

碳致深能级引起的AlGaN/GaN HEMT电流崩塌现象

AlGaN/GaN HEMT良好的功率特性虽然被大量报导,但其电流崩塌现象仍是一个令人困扰的问题,作者通过实验证明了导致其电流崩塌的一个因素.两个AlGaN/GaN样片被分别放在纯氮气和掺碳的氮气气氛中快速退火,利用XPS证明了后者中的碳元素含量远远大于前者.比较二者的I-V特性曲线,可发现碳杂质的引入可使AlGaN/GaN HEMT电流崩塌程度大大增加.分析表明:由碳杂质引入导致的深能级使得负栅压下俘获沟道中的载流子在正栅压下不能立刻释放,从而引起AlGaN/GaN HEMT中的电流崩塌现象.     

碳致深能级引起的AlGaN/GaN HEMT电流崩塌现象

AlGaN/GaN HEMT良好的功率特性虽然被大量报导,但其电流崩塌现象仍是一个令人困扰的问题,作者通过实验证明了导致其电流崩塌的一个因素.两个AlGaN/GaN样片被分别放在纯氮气和掺碳的氮气气氛中快速退火,利用XPS证明了后者中的碳元素含量远远大于前者.比较二者的I-V特性曲线,可发现碳杂质的引入可使AlGaN/GaN HEMT电流崩塌程度大大增加.分析表明:由碳杂质引入导致的深能级使得负栅压下俘获沟道中的载流子在正栅压下不能立刻释放,从而引起AlGaN/GaN HEMT中的电流崩塌现象.     

应力条件下AIGaN／GaN HEMT电流崩塌效应研究

采用应力测试方法，获得了AlGaN／GaN HEMT漏极电流随时间的变化关系。实验结果表叫，应力导致漏极电流崩塌56．2％：不同电压应力条件下，只要所加时间足够长和电压足够人，相同栅压的电流崩塌程度都近似相等；漏极电流恢复时间与大小分别为34．5＋σVGS与σ（VGS-VT）（2-β）。研究表明，栅-漏间表面态捕获的电子使得表面电势发生变化，引起沟道中二维电子气浓度降低，从而导致电流崩塌效应的产生。此结论可提用于AlGaN／GaNHEMT器件电流崩塌效应进一步的理论探索和器件研究。     

AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究进展

简要回顾了 Al Ga N/Ga N HEMT器件电流崩塌效应研究的进展 ,着重阐述了虚栅模型、应力模型等几种解释电流崩塌效应形成机理的模型和器件钝化、生长盖帽层等减小电流崩塌效应的措施。     

GaNHEMT栅源与栅漏表面态与电流崩塌相关性探讨

基于实验测试数据,综合分析了栅源、栅漏串联电阻增大后电流崩塌I-V曲线变化差异。研究表明:在脉冲测试条件下,RS增大,栅下沟道开启程度减弱,漏电流ID变小;RD增大,栅下沟道漏端等效漏电压减小,膝电压VKNEE变大。该实验结果可望通过RD与RS表征研究导致GaNHEMT电流崩塌的表面态变化。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

InGaN背势垒AlGaN/GaN HEMT中的电流崩塌研究

Current collapses were studied,which were observed in AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) with and without InGaN back barrier(BB) as a result of short-term bias stress.More serious drain current collapses were observed in InGaN BB AlGaN/GaN HEMTs compared with the traditional HEMTs.The results indicate that the defects and surface states induced by the InGaN BB layer may enhance the current collapse.The surface states may be the primary mechanism of the origination of current collapse in AlGaN/GaN HEMTs for short-term direct current stress.     

SiN钝化前的NF3等离子体处理对AlGaN/GaN HEMT性能的影响

研究了SiN钝化前利用感应耦合等离子体（ICP）对AlGaN/GaN HEMT表面进行NF3等离子体处理对器件性能的影响. 结果表明,运用低能量的NF3等离子体处理钝化前的AlGaN/GaN HEMT表面能有效抑制器件电流崩塌,而器件直流及微波小信号特性则未受影响. 微波功率测试表明,经过6min NF3等离子体处理的AlGaN/GaN HEMT在2GHz, 30V工作电压下达到6.15W/mm的输出功率密度,而未经过处理的器件只达到1.82W/mm的输出功率密度.