一、GaN发光二极管型器件的介绍（论文文献综述）
韩绍文[1]（2021）在《高压、高效、快速的垂直型氮化镓功率二极管研究》文中提出随着科技水平的提高和经济结构的转型,以电动汽车、数据中心、高速铁路、通讯基站为代表的新兴领域蓬勃发展,这对能源需求及能源结构提出了更高要求。更大容量、更高效率、更加清洁的能源技术离不开电力电子技术及其核心功率器件的支撑。经历多年材料与结构的技术更迭,功率器件的性能不断提升。宽禁带半导体氮化镓（GaN）凭借其优异的材料特性,可实现高击穿电压、低导通电阻、低开关损耗等优异特性的器件,突破传统硅（Si）器件的理论性能极限。相较于基于非本征衬底的平面型GaN器件,基于单晶GaN衬底的垂直型GaN器件（即GaN-on-GaN器件）有望更大程度发挥GaN半导体的材料优势,实现高压、高效、快速的器件特性,因而受到广泛的关注并成为功率器件的重要发展方向。然而,作为新兴的技术,垂直型GaN-on-GaN器件相关研究尚处于起步阶段,仍然存在着材料、结构、工艺、理论等诸多挑战。本论文对垂直型GaN-on-GaN功率二极管开展了理论研究和实验探索,通过结构设计与工艺研发制备了4种高性能GaN-on-GaN肖特基二极管（SBD）与Pi N二极管（PND）,并对器件核心机理进行研究。主要工作内容和创新点如下:（1）通过新型终端及界面工艺实现高击穿电压、低导通电阻、低开启电压的垂直型GaN-on-GaN单极型二极管。终端区方面,提出了适用于GaN的新型终端结构,通过氮等离子体处理终端（NT）技术降低器件阻断漏电流超过4个数量级,研发了氟离子注入终端（FIT）并将击穿电压提升近2倍,并通过物理、电学、仿真等方法验证终端机制。有源区方面,通过工艺优化实现了接近理想的肖特基界面,在导通和阻断特性上均接近理论特性,通过多种模型准确提取肖特基界面特性。进一步地,利用GaN器件独特的隧穿增强层结构进行界面改造并实现隧穿二极管（TD）,在提升反向阻断电压的同时降低正向开启电压。基于以上技术,并结合全工艺流程设计与开发,研制出3种GaN-on-GaN单极型二极管:（1）击穿电压995 V、比导通电阻1.20 mΩ·cm2的NT-SBD;（2）击穿电压800 V、比导通电阻1.08 mΩ·cm2的FIT-SBD,开启电压低至0.55 V（定义于0.1 A/cm2）;（3）击穿电压达1020 V的FIT-TD,开启电压低至0.43 V（定义于0.1 A/cm2）,进一步降低的开启电压有利于降低导通损耗。（2）制备高性能垂直型GaN PND并揭示动态等级的电导调制实验证据及其影响,同时实现导通时电导调制和关断时零反向恢复的特性。基于氮离子注入终端（NIT）、高质量金属/半导体接触等关键工艺开发优化,制备高性能垂直型GaN PND器件。NIT-PND击穿电压超过1.8 k V,电流密度超过10 k A/cm2。对垂直型GaN PND中的双极型载流子输运进行研究。讨论了动态等级的垂直型GaN PND电导调制的实验证据。通过直接带隙GaN独特的光电耦合效应,在双极型器件中同时实现了正向电导调制和零反向恢复（损耗）的优异性能。研究了电导调制对动态电阻、浪涌电流等特性的影响。（3）在快速动态测试电路中表征垂直型GaN二极管的动态特性,验证了垂直型GaN器件无动态电阻退化的优异特性。对垂直型GaN二极管进行了动态特性研究,通过自主研发的测试电路,对瞬态导通特性、反向恢复特性、动态电阻特性和浪涌电流特性进行表征,研究了垂直型GaN器件的瞬态导通特性,表征了垂直型GaN器件的浪涌电流特性,在快速动态电路中验证了垂直型GaN器件的无动态电阻退化特性,优于目前仍普遍存在电流坍塌的商用平面型GaN-on-Si器件。通过一系列系统的电路级测试,验证了垂直型GaN-on-GaN器件优异的动态特性,展现了在高频、大功率电力电子应用的巨大潜力。本论文以4种自主研发的器件（NT-SBD、FIT-SBD、FIT-TD、NIT-PND）为对象,研究了高压、高效、快速的垂直型GaN功率二极管的关键技术:阻断特性上,设计并实现了新型终端结构,通过界面工艺改造有源区,并揭示其机理;导通特性上,单极型通过隧穿增强层降低导通损耗,双极型通过光电耦合的电导调制增大导通能力、降低导通损耗;动态特性上,双极型器件凭借极短的少子寿命表现出与单极型相近的快速反向恢复能力,凭借垂直结构与同质外延可实现无电流坍塌的特性。本工作展现了垂直型GaN-on-GaN器件的巨大潜力。本工作及后续研究,将有助于加深对垂直型GaN-on-GaN器件的理解,对推动其进一步实现高压、高效、快速的器件特性并开始逐步推广应用具有一定的意义。
魏超[2]（2021）在《增强型GaN器件动态导通电阻测试及应用方法优化研究》文中研究表明氮化镓（Gallium Nitride,GaN）高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）作为宽禁带半导体器件,在工作电压、开关频率、温度容限等电气参数上较硅（Silicon,Si）半导体器件相比具有巨大的优势和潜力。但在目前的研究和应用中却发现其在高压、高频等工况下存在一系列的可靠性问题,其中以电流崩塌（Current Collapse）效应或动态导通电阻（Dynamic On-resistance）现象影响最为显着,该现象会大幅增加器件的导通电阻,进而影响整个系统的效率和工作寿命。传统的器件动态参数测试采用的是双脉冲测试（Double Pulse Test,DPT）,该方法并不完全适用于深入分析影响GaN器件动态导通电阻的因素及变化规律。因此,本文将首先针对GaN器件动态导通电阻现象机理分析确定影响动态导通电阻的主要因素,然后根据影响因素设计多工况动态导通电阻测试电路并展开测试实验,分析实验数据再给出GaN器件动态导通电阻具体变化规律,最后提出考虑GaN器件动态导通电阻现象的应用优化方法。首先分析增强型GaN器件动态导通电阻现象机理,确定影响动态导通电阻的主要因素,并将这些因素作为实验测试自变量,以同一测试电路包括以上所有自变量为前提,提出基于四开关Buck＿Boost（Four Switches Buck＿Boost,FSBB）电路的多工况动态导通电阻测试电路,对该测试电路的原理和测试模式展开分析和介绍。其次根据器件类型与结构差异将增强型GaN器件分为Cascode型、普通单体增强型与改进单体增强型,分别选取相同电压电流等级的三款GaN器件展开实验测试,记录实验数据并进行数据计算和处理,再对得出的实验结果进行整合和分析,给出不同类型增强型GaN器件动态导通电阻随相同变量变化规律以及同一类型增强型GaN器件随不同变量变化规律。最后在已总结的不同类型增强型GaN器件动态导通电阻变化规律的基础上结合实际应用条件,提出动态导通电阻应用优化方法,主要包括GaN器件适配应用条件和精确量化GaN器件通态损耗计算方式,并针对通态损耗进行理论计算与实验验证,得出所提计算方式正确性和有效性的结论。
褚旭龙[3]（2021）在《氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究》文中研究表明区别于传统红外探测机制,日盲紫外探测技术具备多方面不可比拟的优势。由于辐射源少,紫外探测往往具有探测难度低、虚警率和误报率下降等优点,同时,其属于无源被动式探测,隐蔽安全性好,能够对发动机、导弹、等离子体辐射等产生的紫外信号源作出准确的判断,在紫外制导、紫外预警、紫外干扰以及紫外通讯等方面具有很好的军事应用价值以及民事应用价值。氧化镓作为新型的宽禁带半导体材料,因其具备诸多的优异的物理特性（禁带宽度大、击穿电场强等）,近年来,已成为国内外开展日盲区紫外光电探测器研究工作的热点对象。本论文以氧化镓半导体材料为主要研究材料对象,以不同器件结构类型为研究主线,分析各结构器件优缺点,开展对应结构下的性能优化研究。按照工作方式的不同,日盲区紫外光电探测器器件结构可分为光电导型、肖特基势垒型、金属-半导体-金属型、p-n结、pin结等多种类型。结合器件的暗电流、光电流、响应度、量子效率、响应时间等主要性能指标以及制备难易度、制备投入等多个方面,对不同器件结构探测器的优缺点进行分析并开展优化研究,取得以下几个方面的成果:（1）光电导型探测器研究:光电导型紫外探测器具有结构简单、工艺容易和内部增益高等优点,但不足之处是暗电流大、灵敏度低。同时,Fe掺杂剂由于其自身的高绝缘性,以及提升材料费米能级作用,从而使载流子输运所需动能需求量大,具备降低器件暗电流（噪音）的潜质。因此,本论文基于导模法生长了掺Fe的Ga2O3晶体衬底,并制备成Au/Ti/Fe-doped Ga2O3/Ti/Au光电导型器件,实现了暗电流指标的降低,与已报道的同类型器件相关文献相比,得到了5到9个数量级的优化。（2）肖特基势垒型探测器研究:肖特基势垒型光电探测器,具有响应度高、暗电流低、响应时间短、量子效率高以及回避P型等优点,同时,对比于光电导型器件,具备自供电特性。本论文基于导模法生长了β-Ga2O3晶体衬底,并制备成Au/Ti/β-Ga2O3/Ni/Au肖特基势垒型器件。该器件可实现高整流比、低反向泄漏电流和良好的耐击穿特性。值得注意的是,在零偏压下,光电探测器的响应度R为2.875 mA/W,归一化探测度D*为1010 Jones,外部量子效率EQE为1.4%,区别于光电导型器件,具有良好的自供电应用性能。（3）异质结型探测器研究:具有适宜带阶偏移的异质结结构能够加速光电响应产生的电子-空穴的分离输运,良好的异质结结构器件在暗电流、响应度、响应时间、灵敏度等多个方面具备性能优势。本论文我们选用p型Pb（Zr0.52Ti0.48）O3（PZT）和n型Ga2O3,分别基于脉冲激光沉积（PLD）和射频磁控溅射技术完成了 PZT/Ga2O3异质结光电探测器的制备。并将其与同条件下制备的Ga2O3光电导型探测器进行性能对比,PZT/Ga2O3异质结光电探测器实现了更低的暗电流、更高的响应度、更快的响应时间,多个性能指标得到提升。（4）异质结能带工程研究:界面信息对于异构结构化的设备很重要,适宜带阶的异质结结构器件展现出响应快、暗电流低等诸多性能优势,因此开展能带工程对异质结器件的研究意义重大。我们在蓝宝石基底上利用PLD技术制备了 TiO2和Ga2O3异质结,然后进行了紫外-可见光吸收和XPS测试,并基于克拉托模型进行分析计算。TiO2和Ga2O3异质结的△EV被确定约为-0.6 eV,而△EC约为-0.68 eV,属于Ⅰ型能带工程类型,为后续基于该异质结结构的光电探测器研究提供研究基础支撑。
朱勇学[4]（2021）在《高性能ZnMgO紫外探测器的设计、制备和特性研究》文中研究指明近年来,紫外探测技术在火焰探测、导弹制导、保密通信等军民领域展现出巨大应用潜力。ZnO作为直接带隙宽禁带（3.37 eV）半导体材料,通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 e V到7.8 e V可调的ZnMgO合金。由于其优异的光电性能,被认为是制备日盲以及可见盲紫外探测器最理想的材料之一。经过多年的发展,ZnMgO基紫外探测器已经取得了一系列重要的研究成果。然而为了满足实际应用过程中对探测器高稳定性、低能耗、高响应度等要求,现阶段的ZnMgO紫外探测器其综合性能还有很大的提升空间。需要进一步提高现有器件的响应度、降低暗电流、提高响应速度、改善光谱响应特性等。本文从调控薄膜表面缺陷状态、改善薄膜晶体质量、设计器件能带结构和电学性质等方面着手,有效实现了ZnMgO基紫外探测器件综合性能的提高,具体工作如下:1、通过双氧水溶液处理调控了薄膜表面的缺陷状态,有效提高了ZnMgO紫外探测器的综合性能,为改善氧化物半导体器件性能提供了一种简单高效的方法。经双氧水处理后,器件的暗电流降低了一个数量级,真空下响应速度由大于10 h减小到少于1 s,器件性能对气氛的敏感性被有效降低。由薄膜的PL测试结果以及不同气氛下器件的I-t曲线可以推测出,这些变化源于双氧水处理有效地去除了薄膜表面的氧空位缺陷。2、利用AlN作为缓冲层改善了高Mg组分ZnMgO薄膜的晶体质量,全面提高了其对应的深紫外波段光电探测器的综合性能,为提高ZnMgO材料质量及器件性能提供了一种新途径。缓冲层工艺可以有效改善外延生长高Mg组分ZnMgO薄膜的晶体质量。AlN作为缓冲层,具有比其上有源层更宽的带隙,可以避免在UVA波段带来额外的光响应,同时其超高的电阻率,可进一步降低器件的暗电流。与直接生长在c-Al2O3衬底上的器件相比,暗电流降低了约一个数量级,空气下90-10%下降时间由～660 ms减小到～80 ms。此外,主要的光响应参数,如峰值响应度、紫外-可见光抑制比和响应截止边,都有一定程度地提高和改善。3、通过提高有源层的晶体质量和电导率,优化器件的能带结构,制备了高性能的p-GaN/n-ZnMgO异质结自供能紫外探测器。相对于已报道的工作,本文一方面利用MBE在制备掺杂半导体上的优势,生长了电学性能和晶体质量更优的p-GaN,以减小器件中的串联电阻;另一方面采用带隙更宽的ZnMgO替代ZnO作为n型层,相对于GaN（3.40 eV）,本文生长的ZnMgO（3.51 eV）具有更大的禁带宽度,可使大部分紫外光更有效地到达空间电荷区,提升光电流。由此制备的p-GaN/n-ZnMgO异质结自供能探测器响应半峰宽仅为14 nm,0V下峰值响应度达到196 m A/W,10-90%的上升时间为1.7 ms,90-10%的下降时间为3.3 ms。其综合性能在同类器件中处于领先水平。
苏帅[5]（2021）在《基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究》文中指出GaN作为第三代半导体的代表,具有大禁带宽度、高击穿场强的优良特性,同时AlGaN/GaN异质结具有高浓度二维电子气（2DEG）、高电子迁移率的突出特点,因此利用AlGaN/GaN异质结制备的高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有高耐压、低导通电阻、高开关速率等优点,有望应用于高频高压电力电子器件中,极大地提高能源转换的效率。在实际应用时,考虑到失效安全及简化驱动电路的需求,需要制备增强型器件。在增强型器件开发中,高均匀性、低界面态密度的栅极凹槽可控制备成为亟需解决的关键瓶颈问题之一,也成为当前国内外研究的热点。针对上述关键科学问题,本论文基于系统研究提出并开发出一种新型栅极凹槽制备的方法,并将该方法应用于器件的制备中。论文的主要研究内容如下:1.成功开发出一种新型高均匀性、低界面态密度、深度可控的栅极凹槽制备方法。深入研究了传统干法刻蚀和湿法腐蚀的机理以及存在的问题,并提出了利用MOCVD高温自终止热分解刻蚀方法实现高均匀性、低界面态栅极凹槽结构的技术思路。进而设计和生长了具有10 nm GaN插入层的复合势垒外延结构,并对该外延结构的极化模型及各外延层的作用做出了系统分析。基于该复合势垒外延结构,成功验证了热分解自终止刻蚀方法的可行性。针对分解完成后凹槽表面出现的凸起结构问题,提出了凹槽在热分解过程中所受的气流模型,详细分析了分解温度、腔室压强、NH3气流量、凹槽与气流相对方向的影响,并最终优化出分解完成后表面平整,台阶流清晰,且粗糙度为0.29nm的凹槽表面形貌。通过该自终止热分解方法的使用凹槽深度的均匀性提高了～3倍,凹槽深度达到精确可控,且分解过程对2DEG特性无影响,同时可以将由于干法刻蚀造成的界面损伤态（Cl相关）以及表面杂质（O和C等）几乎完全去除,界面态密度由～1013 eV-1·cm-2降低到～1011 eV-1·cm-2,降低了～2个数量级。2.利用Si离子注入的方法,制备出高均匀性、低接触电阻率的源漏欧姆接触。研究了传统Ti/Al基高温欧姆接触的形成原理及各层金属的作用,利用TiN表面接触层,制备出低表面粗糙度的无Au欧姆接触;通过优化AlGaN势垒厚度、Ti/Al金属的厚度比、退火温度等条件,得到接触电阻率为0.84 Ω·mm的无Au欧姆接触,但其电阻率难以继续降低。开发出完整的Si离子注入欧姆接触制备工艺,研究了离子注入剂量与接触电阻率的关系,通过优化得到接触电阻率低至～0.3 Ω·mm的源漏欧姆接触。得益于Si离子注入的高均匀性,接触电阻率的片上均匀性极高。实验中为了解决Si离子高温激活过程中的表面分解问题,利用SiN/AlN叠层结构作为高温退火的表面保护层从而有效解决了表面分解的问题,同时表面保护层增强了异质结沟道处的2DEG浓度,减小了沟道的方阻,另外该保护层薄膜可以作为器件的的钝化层存在。3.使用自终止热分解刻蚀方法成功制备了高均匀性、低栅极界面态的GaN MIS HEMT器件。与传统干法刻蚀方法制备的器件相比,其性能实现了大幅提高。阈值电压漂移减小至0.08 V,栅极失效电压提高至+13 V,阈值电压的热漂移降低至-0.4V,且VTH均匀性显着提高,达到-6.03±0.12V。设计并生长了应用于增强型MIS HEMT器件制备的双沟道复合势垒外延结构,使用该外延结构成功制备出MIS栅结构增强型器件,器件阈值电压VTH为1.2 V@10μA/mm,开关比为109,输出电流～300mA/mm以上,初步实现增强型器件操作,成功验证了自终止热分解刻蚀方法在增强型MIS HEMT器件制备中的可行性。4.开发出完整的基于自终止热刻蚀方法制备二次外延p-GaN栅增强型器件的工艺流程,并制备了与其工艺兼容的混合阳极横向二极管器件。制备的增强型器件阈值电压达到1.75 V@10μA/mm,开关比达到1010量级,阈值电压回滞减小至0.005 V,栅极漏电流降低,输出电流和峰值跨导均实现了提高。深入研究了 GaN HEMT器件在实际应用中需要与二极管反接并联使用的需求,成功开发出一种与二次外延p-GaN栅增强型HEMT器件制备工艺完全兼容的厚势垒混合阳极横向二极管器件,相比传统的一次外延薄势垒结构二极管,器件的正向开启电压Von（0.7 V）导通电阻Ron（10.2 Ω·mm）同时实现了降低,且器件在无场板结构的情况下,实现了 488 V的反向击穿电压。
孙驰[6]（2021）在《Si基p-GaN栅增强型GaN HEMT器件研究》文中研究指明氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）具有转换效率高、开关频率高、小型化、耐高温以及电流密度大等优势,使其在电力电子系统中应用潜力巨大。但传统GaN HEMT属于常关型器件,增加了电路设计复杂度和功耗,不利于在电路中的直接使用,因此设计在栅极零偏压下处于关断状态的增强型HEMT器件对推进HEMT应用至关重要。p型栅是实现增强型器件的主要方案之一,但由于工艺和器件特性,仍存在产品良率、击穿电压、阈值电压、栅摆幅和可靠性等问题。本论文主要围绕p型栅HEMT器件开展研究,首先探索了新型器件结构与制备工艺,然后研究了器件的钝化层与漏电机制,最后对p型栅器件结构设计进行了研究,具体研究内容如下:1、干法热氧化p-GaN制备增强型p型栅HEMT。通过实验验证,GaN的氧化温度分为三个区间:800℃及以下温度GaN难以氧化;850℃左右氧化速率较慢（41nm/h）;1000℃以上氧化速率极快（1146nm/h）,高温热氧化后的表面形貌均较差。氧化有源区p-GaN制备增强型器件过程中,由于氧会沿着表面位错优先扩散并氧化下方AlGaN势垒层甚至沟道层,局部晶格被破坏,导致2DEG受损,从而无法实现增强型器件。利用薄层介质遮挡表面位错,仍然无法解决氧优先扩散的问题,但是大大改善了氧化后的表面形貌。2、采用氧等离子体（O plasma）技术实现p型栅HEMT。基于施主受主自补偿原理,首次利用氧等离子体处理p-GaN使其呈现高阻态,达到释放有源区2DEG的目的。p型栅器件的阈值电压可达1.02 V,最大漏极电流301 mA/mm,开关比达到108,同时器件具有较好的温度以及动态稳定性。通过对O plasma处理功率、处理时间以及后退火温度的研究,获得了较大的工艺窗口,处理时间工艺窗口可达5 min以上,处理功率工艺窗口可达30 W以上,退火温度在350℃左右。通过二次离子质谱仪（SIMS）以及光电子能谱（XPS）对氧分布及表面氧化层进行了分析。3、氧等离子体在p型栅器件中的新型应用研究。采用低功率O plasma处理栅极下方p-GaN,形成薄层氧化物,但并不钝化下方p-GaN,器件阈值电压从1.27 V增加至1.81 V。器件的栅极漏电基本不发生改变,阈值电压具有较好的温度稳定性。此外,利用氢和氧之间的反应,验证了通过氧等离子体处理促进p-GaN激活的可能性。4、等离子体技术制备的器件钝化层研究。通过PECVD中的等离子体处理,证明了器件漏电与p-GaN表面状态相关,不同的处理条件对漏电影响不同。最终,通过引入表面刻蚀技术,解决了漏电增加的问题,同时不影响器件的其它电学特性。通过变温电输运、AFM和XPS等测试分析了反向栅漏电机制,结果表明漏电属于表面漏电符合二维变程跳跃模型（2D-VRH）,处理后p-GaN表面的粗糙度以及化学计量比可能是导致漏电不同的影响因素。5、提出采用多晶硅（poly-Si）替代p-GaN设计p型栅增强型器件。首先通过低压化学气相沉积（LPCVD）在GaN上生长poly-Si,然后利用离子注入和热扩散分别实现poly-Si的p型掺杂。poly-Si/AlGaN/GaN二极管开启电压1V,理想因子1.48,反向耐压可达1138 V。由于poly-Si和AlGaN界面处的p型浓度不足,没有实现增强型poly-Si/AlGaN/GaN HEMT器件,后续可以通过工艺和结构调整,使阈值电压正漂,实现增强型器件。
刘静[7]（2021）在《带P型栅的增强型HEMT器件特性研究》文中研究表明
李善杰[8]（2020）在《多应力条件下GaN功率器件的可靠性测试及其退化机理研究》文中提出氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料（也称宽禁带半导体材料）,其禁带宽度、电子迁移速度、击穿电场和工作温度等皆远大于硅（Si）与砷化镓（Ga As）,具有作为电力电子器件和射频器件的先天优势。近年来,GaN基高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）器件由于其高频高功率,开关速度快等优异性能在功率器件,微波器件等领域表现出巨大的应用潜力。而GaN基肖特基二极管得益于GaN材料的优异特性也成为功率器件的研究热门。GaN功率器件的可靠性测试及失效机理分析对其推广应用有着十分重要的意义。近年来,GaN功率器件的可靠性研究一直是相关领域的研究热点。虽然在高温高场方面进行了较多的研究,但多应力条件（热,电）下器件的可靠性依然是困扰研究人员的一个技术大难题。本论文针对目前GaN功率器件中较为成熟的三类器件,包括:GaN MIS-HEMT（Metal-Insulator-Semiconductor HEMT）、p型栅（p-GaN gate）HEMT以及GaN基肖特基二极管（SBD）,开展包括偏压应力,温度应力等应力条件在内的可靠性研究,对器件在多应力条件下的退化行为及其机制进行了全面的研究和系统的分析。以下是主要研究内容:（1）研究了常开型GaN MIS-HEMT器件在不同工作状态下器件退化的时间依赖性,其中器件的工作状态通过设置不同的栅漏偏压条件来控制。对器件三种不同工作状态下（关态,半开态,开态）的阈值电压Vth,跨导gm,饱和漏电流Idsat进行实时监控,分析偏压应力对器件性能的作用规律,解释了器件不同工作状态下的退化机制。当器件处于关态时,受高负栅偏置的影响,器件阈值电压负飘的主要机制是栅介电层的电荷俘获。当器件处于半开态时,热电子效应是器件退化的主要机制,高能热电子的注入将导致器件阈值电压发生不可恢复的负飘以及饱和漏电流的下降。当器件处于全开态时,阈值电压几乎不变化而饱和漏电流由于器件自热效应急剧下降。（2）对p型栅Al GaN/GaN HEMT器件进行高温反偏（HTRB）以及负栅偏压温度不稳定性（NBTI）研究。通过对器件长程应力实验过程中阈值电压以及导通电阻的实时监控,结合实验前后电学性能的变化,分析反偏应力以及温度对器件的作用机制。研究结果表明,高的反偏应力能引起p-GaN层的空穴发射,且导致虚栅效应的产生,最终导致阈值电压的正向飘移和导通电阻的退化。而负栅偏置能导致Al GaN层及其表面的电荷俘获,导致阈值电压负飘。实验还表明温度升高能加速Al GaN层及其表面的电荷俘获过程。（3）制备了垂直结构的GaN基肖特基二极管（SBD on GaN）,并对GaN基肖特基二极管的高温下性能可靠性进行了研究。在温度梯度下对SBD的电学特性进行测试,分析了器件性能的温度依赖性以及器件高温下的反向漏电机理。结合AFM以及c-AFM（导电原子力显微镜）对表面形貌以及表面电荷分布的表征,证明了器件在高温环境下会有更多的缺陷被激活从而形成漏电通道导致器件反向漏电流增大。
严珅[9]（2020）在《高质量非极性a面GaN异质外延的研究》文中认为近年来,Ⅲ族氮化物由于其优异的性能在功率电子和光电子领域的应用越来越广泛。到目前为止,绝大部分商用的Ⅲ族氮化物器件是生长在c面GaN上的。然而在c面GaN中存在的自发极化和压电极化带来的强内建电场阻碍了Ⅲ族氮化物的进一步应用。解决这一问题的一个可行性方案便是生长在生长方向上不存在极化电场的非极性GaN（a（11-20）面和m（10-10）面）。由于自支撑非极性GaN衬底价格昂贵并且尺寸又小,非极性GaN的异质外延对于大规模的工业生产是十分必要的。而在r面蓝宝石上生长a面GaN外延便是一个可行的方案。但在r面蓝宝石上外延的a面GaN中主要存在两个问题:一是高密度的堆垛层错和穿透位错;二是面内的各向异性（晶体质量和表面形貌的各向异性）。为了试图解决上述问题,在本论文中,一方面研究了直接生长在Si O2条纹状r面蓝宝石图形衬底上的非极性a面GaN;另一方面证实了低温GaN插入层可以显着改善a面GaN的表面形貌。具体研究内容和实验结果如下:1. 系统研究分析了平行于GaN的[0001]方向和[1-100]方向的条纹状r面蓝宝石图形衬底对非极性a面GaN晶体质量的影响。当条纹方向平行于GaN的[0001]方向时,a面GaN的位错密度显着下降;当条纹方向平行于GaN的[1-100]方向时,a面GaN的层错密度显着下降。此外对比了两种条纹状图形衬底对a面GaN表面形貌的影响。2. 研究了3D层的生长时间对直接生长在平行于GaN的[0001]方向上的条纹状r面蓝宝石图形衬底上的非极性a面GaN的影响。优化生长条件后,晶体质量最好的a面GaN样品的X射线衍射摇摆曲线半峰宽（XRC-FWHMs）沿c轴和m轴方向分别为386 arcsec和289 arcsec。这一结果是到目前为止关于r面蓝宝石上生长的a面GaN最好的结果之一,证明了晶体质量的显着改善。本文利用了扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射倒易空间图（XRD-RSMs）、Williamson-Hall（W-H）分析和Raman光谱来表征与分析了生长过程和晶体质量改善的原因。此法是一种简便而又有效的生长高质量a面GaN外延的方法。3. 探索了低温GaN插入层对非极性a面GaN表面形貌的影响。低温GaN插入层的生长温度和生长时间是改善a面GaN表面形貌最重要的两个因素。相较于没有插入层的样品,a面GaN的均方根表面粗糙度下降了75%。同时,GaN插入层的引入也有助于晶体质量的改善。此项工作提供了一种简便而又有效的改善非极性a面GaN表面形貌的方法。
付永瑞[10]（2020）在《AlGaN/GaN异质结材料MBE同质外延研究》文中研究说明GaN材料因其宽禁带、高击穿场强、高电子饱和速度、耐高温、抗辐照等特性,并且可通过极化效应形成二维电子气（2DEG）,基于GaN异质结材料的高电子迁移率晶体管（HEMT）被广泛应用于高效电力电子器件和高频微波功率器件等领域。由于自支撑GaN衬底价格昂贵且大尺寸衬底缺少,目前商用的GaN HEMT器件大多在硅（Si）和碳化硅（Si C）等衬底上异质外延得到。异质外延引起的晶格失配和热膨胀系数失配导致外延材料中存在高密度位错缺陷,会恶化2DEG输运特性,增加器件的电流泄漏,显着降低击穿电压。近五年来,随着自支撑GaN衬底制备工艺的发展,低位错密度、大尺寸、半绝缘自支撑GaN衬底逐渐走向商业化,因此GaN异质结材料同质外延技术受到越来越多的关注。其中,分子束外延技术（MBE）具有生长速率慢、生长温度低、外延材料杂质浓度低、可在线监测的优点,能实现材料厚度的原子级调控,获得更加陡峭突变的异质结界面,在超薄势垒高铝组分异质结构和精细量子阱材料生长方面优势明显,适合氮化物半导体毫米波器件及太赫兹器件的生长制备。因此,本论文重点研究了Al GaN/GaN异质结材料的MBE同质外延生长机理和材料性能,包括GaN材料同质外延、Al GaN材料同质外延、MBE二次同质外延界面杂质去除方法、GaN同质外延材料n型掺杂、Al GaN/GaN异质结同质外延等。本论文的主要研究内容和成果如下:1.通过Ga/N比和生长温度的优化,确定了GaN材料MBE生长的最优参数窗口,分析了Ga/N比和生长温度对GaN材料性能的影响机制。在表面可观察到镓滴的临界态时,可实现最优台阶流形貌和最低位错密度的GaN材料。通过调控Si源炉温度,实现了n型GaN材料Si掺杂,Si掺杂浓度在1017cm-3～1020 cm-3范围内可控,且与Si源温度呈指数关系。2.通过AlN/GaN超晶格结构周期厚度和结构优化,实现了高铝组分Al GaN数字合金材料生长,材料表面台阶形貌明显且无裂纹。而连续法生长条件下,富镓生长条件有利于获得表面形貌光滑的Al GaN材料,且镓源和氮源固定时Al GaN材料铝组分由铝束流控制,但随着铝组分增加,材料表面形貌急剧恶化。3.通过衬底表面处理工艺和AlN隔离层结构,实现了高电子迁移率Al GaN/GaN异质结同质外延。通过镓原子清洗和等离子体氮化组合工艺使同质外延界面C和O杂质浓度降低至1017cm-3量级,采用1.5 nm的富氮模式生长的AlN隔离层有效隔离了二次外延界面Si杂质引起的寄生漏电。在掺Fe半绝缘GaN基板上获得了室温下电子迁移率为1552 cm2/Vs和电子面密度为1.1×1013 cm-2的AlGaN/GaN异质结材料。
二、GaN发光二极管型器件的介绍（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GaN发光二极管型器件的介绍（论文提纲范文）
（1）高压、高效、快速的垂直型氮化镓功率二极管研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写与符号清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电力电子器件的发展历程 |
| 1.2 氮化镓材料 |
| 1.3 平面型与垂直型氮化镓器件 |
| 1.4 平面型氮化镓器件的发展与现状 |
| 1.4.1 平面型氮化镓器件基本结构与动态电阻退化问题 |
| 1.4.2 平面型氮化镓器件的产品与应用 |
| 1.5 垂直型氮化镓器件的发展与现状 |
| 1.5.1 垂直型氮化镓器件研究现状概述 |
| 1.5.2 垂直型氮化镓二极管 |
| 1.5.3 垂直型氮化镓器件的终端保护 |
| 1.6 垂直型氮化镓功率二极管的技术难点与发展方向 |
| 1.7 本课题的重要意义与主要内容 |
| 1.7.1 本课题的重要意义 |
| 1.7.2 本课题的主要内容 |
| 第二章 垂直型氮化镓二极管的结构设计与工艺开发 |
| 2.1 外延结构设计 |
| 2.2 同质外延材料表征 |
| 2.3 工艺流程顺序 |
| 2.4 关键单步工艺 |
| 2.5 器件工艺设计开发 |
| 2.5.1 基于氮等离子体处理终端的肖特基二极管工艺流程 |
| 2.5.2 基于氟离子注入终端的肖特基二极管与隧穿二极管工艺流程 |
| 2.5.3 基于氮离子注入终端的PiN二极管工艺流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 垂直型氮化镓二极管的静态特性 |
| 3.1 导通特性及载流子输运机理 |
| 3.1.1 肖特基二极管的肖特基界面优化与模型 |
| 3.1.2 隧穿二极管的导通隧穿效应 |
| 3.1.3 PiN二极管的电导调制特性 |
| 3.2 阻断特性与终端机理 |
| 3.2.1 氮等离子体处理终端及其局部势垒调控机理 |
| 3.2.2 氟离子注入终端与隧穿增强层的电荷调控与漏电抑制机理 |
| 3.2.3 氮离子注入终端与PiN二极管漏电流机制 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 垂直型氮化镓二极管的动态特性 |
| 4.1 测试电路设计 |
| 4.1.1 双脉冲测试电路 |
| 4.1.2 含钳位电路的双脉冲测试电路 |
| 4.1.3 浪涌电流测试电路 |
| 4.2 双极型氮化镓二极管的动态等级电导调制特性 |
| 4.3 垂直型氮化镓二极管的快速反向恢复特性 |
| 4.4 垂直型氮化镓二极管的无电流坍塌特性 |
| 4.5 双极型氮化镓二极管的浪涌电流增强特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本课题工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录:垂直型氮化镓器件的常规制备流程介绍 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
（2）增强型GaN器件动态导通电阻测试及应用方法优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 课题研究的国内外现状 |
| 1.2.1 动态导通电阻机理与影响因素 |
| 1.2.2 动态导通电阻测试方法 |
| 1.2.3 抑制动态导通电阻漂移优化方法 |
| 1.3 本文主要工作安排 |
| 2 增强型GaN器件动态导通电阻机理和影响因素研究 |
| 2.1 Cascode型与单体增强型GaN器件结构 |
| 2.2 增强型GaN器件动态导通电阻机理分析 |
| 2.3 增强型GaN器件动态导通电阻影响因素分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 动态导通电阻测试 |
| 3.1 多工况动态导通电阻测试电路的设计 |
| 3.1.1 主电路工作原理 |
| 3.1.2 箝位电路工作原理 |
| 3.2 测试实验与结果分析 |
| 3.2.1 待测器件选型与参数介绍 |
| 3.2.2 DPT模式 |
| 3.2.3 FSBB模式 |
| 3.2.4 实验结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 考虑动态导通电阻现象的GaN器件应用优化方法研究 |
| 4.1 动态导通电阻应用优化方法 |
| 4.2 考虑动态导通电阻现象的GaN器件通态损耗计算 |
| 4.2.1 理论计算 |
| 4.2.2 实验验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本课题工作总结 |
| 5.2 本课题未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 紫外光电探测器的应用发展需求 |
| 1.2.1 军事应用前景 |
| 1.2.2 民事应用前景 |
| 1.2.3 研究优势 |
| 1.3 光电探测器的基本分类 |
| 1.3.1 光电导探测器(无结器件) |
| 1.3.2 肖特基势垒型 |
| 1.3.3 金属-半导体-金属型(双肖特基结) |
| 1.3.4 pn结型 |
| 1.3.5 pin结型 |
| 1.4 光电探测器核心性能参数 |
| 1.4.1 量子效率 |
| 1.4.2 响应度 |
| 1.4.3 暗电流 |
| 1.4.4 光电流 |
| 1.4.5 响应时间 |
| 1.4.6 噪声等效功率 |
| 1.4.7 探测度和归一化探测度 |
| 1.5 研究现状总结 |
| 1.5.1 光电导型光电探测器 |
| 1.5.2 肖特基势垒型光电探测器 |
| 1.5.3 金属-半导体-金属型光电探测器 |
| 1.5.4 异质结结构光电探测器 |
| 1.6 研究内容与结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法及测试手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 器件制备方法 |
| 2.2.1 激光分子束外延 |
| 2.2.2 磁控溅射 |
| 2.2.3 导模法 |
| 2.2.4 紫外光刻 |
| 2.2.5 离子束溅射 |
| 2.3 器件表征方法 |
| 2.3.1 晶体结构表征方法 |
| 2.3.2 表面形貌表征方法 |
| 2.3.3 掺杂组分表征方法 |
| 2.3.4 吸收特性及带隙表征方法 |
| 2.3.5 光电性能表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光电导结构光电探测器性能优化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 器件制备 |
| 3.3 性能表征及机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 肖特基势垒结构光电探测器性能优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件制备 |
| 4.3 性能表征及机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 异质结结构光电探测器性能优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件制备 |
| 5.3 性能表征及机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于异质结结构光电探测器能带工程研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 器件制备 |
| 6.3 性能表征及机理分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果列表 |
| 学术论文 |
| 作为第一作者 |
| 作为合作者 |
| 参加会议 |
（4）高性能ZnMgO紫外探测器的设计、制备和特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 紫外辐射与紫外探测技术介绍 |
| 1.1.1 紫外辐射及其分类 |
| 1.1.2 半导体紫外探测器及其主要参数 |
| 1.1.3 各类型半导体紫外探测器 |
| 1.2 ZnMgO材料的基本性质 |
| 1.3 ZnO和 ZnMgO紫外探测器件的研究进展 |
| 1.4 本论文的选题依据及研究内容 |
| 第2 章 ZnMgO薄膜及其紫外探测器的制备方法与表征手段 |
| 2.1 ZnMgO薄膜制备方法简介 |
| 2.2.1 分子束外延(Molecular Beam Epitaxy) |
| 2.2.2 金属有机物化学气相沉积(Metal OrganicChemical Vapor Deposition) |
| 2.2 ZnMgO基紫外探测器件的制备 |
| 2.2.1 光刻工艺介绍 |
| 2.2.2 电极制备方法简介 |
| 2.3 薄膜性质表征方法介绍 |
| 2.3.1 透射吸收曲线 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 X射线衍射谱(XRD) |
| 2.3.4 光致发光谱(PL) |
| 2.3.5 霍尔效应 |
| 2.4 紫外探测器件性能测试方法介绍 |
| 2.4.1 电流电压(I-V)特性曲线 |
| 2.4.2 光谱响应特性 |
| 2.4.3 瞬态响应特性(I-t) |
| 2.5 本章小结 |
| 第3 章 双氧水溶液处理对ZnMgO紫外探测器性能改善研究 |
| 3.1 a面蓝宝石上生长ZnMgO薄膜及其MSM结构紫外探测器制备 |
| 3.2 双氧水溶液处理对ZnMgO材料性质的影响 |
| 3.3 双氧水溶液处理对ZnMgO紫外探测器性能影响及机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Al N缓冲层对外延生长ZnMgO薄膜及其紫外探测器性能的影响 |
| 4.1 AlN缓冲层及ZnMgO薄膜的异质外延生长 |
| 4.2 AlN缓冲层对外延生长ZnMgO薄膜的影响 |
| 4.3 AlN缓冲层对ZnMgO紫外探测器性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 p-GaN/n-ZnMgO异质结自供能紫外探测器的制备与特性研究 |
| 5.1 u-GaN衬底上MBE外延生长p-GaN薄膜 |
| 5.2 p-GaN上 ZnMgO薄膜的生长及其表征 |
| 5.3 p-GaN/n-ZnMgO异质结自供能紫外探测器的制备及特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6 章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN的材料优势及其应用 |
| 1.2 AlGaN/GaN异质结的极化特性及外延衬底选择 |
| 1.2.1 AlGaN/GaN异质结极化特性分析 |
| 1.2.2 衬底的选择以及Si衬底GaN的优势 |
| 1.3 Si衬底增强型GaN HEMT器件的国内外研究现状 |
| 1.3.1 增强型GaN HEMT器件的技术路线及研究现状 |
| 1.3.2 增强型GaN HEMT器件面临关键技术问题 |
| 1.4 论文设计与工作安排 |
| 第2章 GaN HEMT的外延、工艺及测试表征 |
| 2.1 GaN HEMT的材料外延及其表征 |
| 2.1.1 GaN HEMT外延设备简介 |
| 2.1.2 外延材料表征 |
| 2.2 器件制备工艺及加工设备 |
| 2.3 器件性能表征测试 |
| 2.4 Silvaco TCAD仿真软件对GaN HEMT器件的仿真应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于自终止热刻蚀方法的栅极凹槽结构制备 |
| 3.1 传统的凹槽结构制备方法及其存在的问题 |
| 3.2 自终止热刻蚀凹槽制备方法的开发与优化 |
| 3.2.1 自终止热刻蚀方法的提出 |
| 3.2.2 用于自终止热刻蚀方法的外延结构设计及极化特性分析 |
| 3.2.3 MOCVD自终止热刻蚀的影响因素 |
| 3.3 自终止热刻蚀制备凹槽的表征与分析 |
| 3.3.1 凹槽的均匀性及2DEG特性 |
| 3.3.2 表面元素分析 |
| 3.3.3 界面态密度的表征分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 低电阻率欧姆接触的制备与研究 |
| 4.1 欧姆接触的表征测试方法 |
| 4.2 Ti/Al基欧姆接触的研究与优化 |
| 4.2.1 传统Ti/Al基高温欧姆接触的原理及存在的问题 |
| 4.2.2 TiN对退火后接触表面形貌的影响 |
| 4.2.3 Ti/Al厚度、势垒厚度及退火温度对接触电阻率的影响 |
| 4.3 Si注入欧姆接触的制备与研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于自终止热刻蚀方法的MIS HEMT器件 |
| 5.1 耗尽型MIS HEMT器件的制备 |
| 5.2 复合势垒层结构MIS增强型器件制备 |
| 5.2.1 增强型器件的外延设计 |
| 5.2.2 增强型器件的制备与性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 二次外延p-GaN栅HEMT的制备与研究 |
| 6.1 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的优势 |
| 6.2 二次外延p-GaN栅增强型HEMT的器件制备与性能 |
| 6.2.1 器件制备工艺的兼容性 |
| 6.2.2 器件的制备工艺与电学性能 |
| 6.3 基于二次外延技术的p-GaN栅混合阳极横向二极管研究 |
| 6.3.1 p-GaN栅混合阳极横向二极管工艺制备 |
| 6.3.2 器件性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）Si基p-GaN栅增强型GaN HEMT器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN电子器件的研究现状及研究意义 |
| 1.2 GaNHEMT器件的研究现状 |
| 1.2.1 GaN基微波器件的研究现状 |
| 1.2.2 耗尽型HEMT电力电子器件的研究现状 |
| 1.2.3 增强型HEMT电力电子器件的研究现状 |
| 1.3 p型栅增强型器件存在的挑战 |
| 1.4 本论文的研究内容及安排 |
| 第2章 p型栅HEMT器件的物理模型及基本结构 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.1.1 Ⅲ族氮化物材料特性 |
| 2.1.2 极化效应 |
| 2.2 Si上p-GaN HEMT外延结构 |
| 2.2.1 p-GaN/AlGaN/GaNHEMT外延结构 |
| 2.2.2 p-GaN栅器件结构及工艺介绍 |
| 2.3 器件基本参数 |
| 2.3.1 阈值电压(V_(TH)) |
| 2.3.2 特征导通电阻(R_(ON,sp)) |
| 2.3.3 击穿电压(V_(TH)) |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 热氧化p-GaN实现增强型HEMT器件的研究 |
| 3.1 GaN材料的热氧化研究 |
| 3.1.1 GaN热氧化机理研究 |
| 3.1.2 GaN热氧化条件的研究 |
| 3.2 氧化有源区p-GaN实现增强型HEMT器件 |
| 3.2.1 干法热氧化法制备p型栅增强型器件 |
| 3.2.2 薄层介质阻挡氧沿位错优先扩散 |
| 3.2.3 有/无介质阻挡下氧化后O在GaN中的分布研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 氧等离子体处理p-GaN实现增强型器件的研究 |
| 4.1 化合物半导体的半绝缘特性 |
| 4.2 氧等离子体处理条件对器件的影响 |
| 4.2.1 氧等离子体处理功率的研究 |
| 4.2.2 氧等离子体处理后的退火条件研究 |
| 4.2.3 氧等离子体处理时间的研究 |
| 4.3 器件电学性能的研究 |
| 4.3.1 器件静态电学性能分析 |
| 4.3.2 器件动态电学特性研究 |
| 4.3.3 器件温度稳定性的研究 |
| 4.4 氧等离子体处理p-GaN后氧分布的研究 |
| 4.4.1 XPS对氧分布的测试分析 |
| 4.4.2 SIMS对氧分布的测试分析 |
| 4.4.3 氧等离子体处理后表面形貌的研究 |
| 4.5 氧等离子体在p型栅器件中的其它应用 |
| 4.5.1 氧等离子体栅下处理研究 |
| 4.5.2 氧等离子体处理辅助激活p-GaN的研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 p型栅器件钝化层的研究 |
| 5.1 PECVD中等离子体对器件漏电的影响 |
| 5.2 几种减小钝化后漏电增加的方案 |
| 5.2.1 不同生长条件SiN_x对钝化后漏电的影响 |
| 5.2.2 钝化前表面处理对钝化后漏电的影响 |
| 5.2.3 Al_2O_3/SiN_x叠层介质对钝化后漏电的影响 |
| 5.2.4 后退火工艺对钝化后漏电的影响 |
| 5.3 表面刻蚀对钝化后漏电的影响 |
| 5.3.1 表面刻蚀深度对器件的影响 |
| 5.3.2 表面刻蚀后钝化效果研究 |
| 5.3.3 表面刻蚀后钝化机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 poly-Si/AlGaN/GaN HEMT器件制备与研究 |
| 6.1 GaN上Si的生长研究 |
| 6.2 poly-Si/AlGaN/GaN器件的制备与研究 |
| 6.2.1 离子注入制备的poly-Si/AlGaN/GaN器件研究 |
| 6.2.2 扩散制备的poly-Si/AlGaN/GaN器件研究 |
| 6.3 poly-Si/AlGaN/GaN器件测试与分析 |
| 6.3.1 poly-Si/AlGaN/GaN的pn结特性研究 |
| 6.3.2 poly-Si/AlGaN/GaN器件研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要内容 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 已发表的论文和专利 |
（8）多应力条件下GaN功率器件的可靠性测试及其退化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN材料及其研究意义 |
| 1.2 GaN功率器件发展应用现状及其可靠性 |
| 1.2.1 GaN高电子迁移率晶体管(HEMT) |
| 1.2.2 GaN二极管 |
| 1.2.3 GaN基功率器件的可靠性研究 |
| 1.3 GaN功率器件性能的表征测试手段 |
| 1.3.1 直流/双脉冲测试 |
| 1.3.2 低频噪声测试 |
| 1.3.3 光发射显微技术(Photo Emission Microscope,PEM) |
| 1.3.4 原子力显微镜(AFM)与导电原子力显微镜(c-AFM) |
| 1.4 本文的主要工作和论文框架 |
| 第二章 不同工作应力状态下GaN MIS-HEMT的时间退化机制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GaN MIS-HEMT器件结构及应力实验方案 |
| 2.2.1 GaN MIS-HEMT器件结构及基本性能曲线 |
| 2.2.2 应力实验方案 |
| 2.2.3 低频噪声实验方案 |
| 2.3 MIS-HEMT器件在关态/半开态/开态应力实验下的时间退化机制 |
| 2.3.1 关态应力实验及其退化机制分析 |
| 2.3.2 半开态应力实验及其退化机制分析 |
| 2.3.3 开态应力实验及其退化机制分析 |
| 2.3.4 低频噪声分析结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 反偏应力下p-GaN HEMT器件的温度-时间退化机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 p-GaN HEMT器件结构及应力实验方案 |
| 3.2.1 p-GaN器件结构及基本性能曲线 |
| 3.2.2 p-GaN HEMT的反偏应力实验方案 |
| 3.3 p-GaN HEMT器件在HTRB/NBTI应力实验下的时间退化机制 |
| 3.3.1 HTRB/NBTI应力实验及其应力-时间退化机制 |
| 3.3.2 HTRB/NBTI应力实验及其应力-温度-时间退化机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 垂直结构GaN肖特基二极管(SBD)的制备及其反向漏电流机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SBD on GaN器件制备及其特性研究 |
| 4.2.1 SBD on GaN器件制备工艺流程及制备实验结果 |
| 4.2.2 SBD on GaN器件基本性能曲线 |
| 4.2.3 SBD on GaN器件温度梯度变化下的基本性能曲线 |
| 4.2.4 器件漏电特性的c-AFM表征 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 个人简历 |
| 附录B 攻读硕士学位期间发表论文与参加的会议目录 |
（9）高质量非极性a面GaN异质外延的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 GaN材料概述 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 GaN的发展史 |
| 1.1.3 GaN的基本特性 |
| 1.1.4 GaN的应用 |
| 1.2 极化效应 |
| 1.2.1 自发极化与压电极化 |
| 1.2.2 极化效应的影响 |
| 1.2.3 减小极化效应的方法 |
| 1.3 非极性GaN概述 |
| 1.3.1 非极性GaN的发展史 |
| 1.3.2 非极性GaN的基本特性 |
| 1.3.3 非极性GaN的应用前景 |
| 1.3.4 非极性GaN中存在的问题 |
| 1.4 本论文的研究内容和安排 |
| 第2章 生长设备及测试方法 |
| 2.1 金属有机物化学气相沉积(MOCVD)简介 |
| 2.1.1 MOCVD的发展历程 |
| 2.1.2 MOCVD的系统结构 |
| 2.1.3 MOCVD的生长机制 |
| 2.1.4 Aixtron2400G3HT LP-MOCVD系统简介 |
| 2.2 测试方法简介 |
| 2.2.1 高分-辨率X射线衍射(HRXRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.4 Raman光谱(Raman spectra) |
| 2.2.5 光致荧光谱(PL) |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 条纹状图形衬底的制备与外延初探 |
| 3.1 研究现状 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 条纹状图形衬底制备 |
| 3.2.2 生长过程 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 晶体质量表征 |
| 3.3.2 表面形貌表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 利用平行于GaN的[0001]方向的条纹状图形化衬底生长高质量a面GaN外延 |
| 4.1 研究现状 |
| 4.2 图形衬底制备与生长过程 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 生长过程及表面形貌分析 |
| 4.3.2 晶体质量的表征和改善原因分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 低温GaN插入层对非极性a面GaN表面形貌影响的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 生长过程 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 低温GaN插入层与低温AlN插入层的对比 |
| 5.3.2 低温GaN插入层生长温度和生长时间对a面GaN表面形貌的影响 |
| 5.3.3 低温GaN插入层对a面GaN晶体质量的影响 |
| 5.3.4 低温GaN插入层对a面GaN面内应变的影响 |
| 5.3.5 低温GaN插入层改善a面GaN表面形貌原因的探索 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）AlGaN/GaN异质结材料MBE同质外延研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN基异质结材料的性能优势及器件应用 |
| 1.2 GaN异质结材料同质外延研究背景 |
| 1.3 AlGaN/GaN异质结材料的MBE研究进展 |
| 1.4 本论文研究内容 |
| 第二章 分子束外延技术 |
| 2.1 分子束外延(MBE)生长技术 |
| 2.2 PA-MBE系统介绍 |
| 2.2.1 超高真空系统、衬底加热器和液氮冷却系统 |
| 2.2.2 固态蒸发源,氮等离子体辅助射频源 |
| 2.2.3 原位分析系统 |
| 2.2.4 PA-MBE系统生长氮化物材料的优势 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 GaN材料MBE同质外延研究 |
| 3.1 GaN材料的MBE生长机理 |
| 3.2 GaN材料MBE同质外延Ga/N比优化 |
| 3.3 GaN材料MBE同质外延生长温度优化 |
| 3.4 自支撑GaN衬底上GaN材料MBE同质外延研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 AlGaN材料MBE外延研究 |
| 4.1 AlGaN材料MBE生长机理 |
| 4.2 AlGaN材料组分调控 |
| 4.3 AlGaN材料生长速率调控 |
| 4.4 AlGaN材料表面形貌优化 |
| 4.5 AlGaN材料数字合金生长技术研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 自支撑GaN衬底上AlGaN/GaN异质结生长 |
| 5.1 GaN同质外延材料Si掺杂研究 |
| 5.2 GaN同质外延界面杂质去除方法研究 |
| 5.3 AlGaN/GaN异质结MBE生长研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、GaN发光二极管型器件的介绍（论文参考文献）
- [1]高压、高效、快速的垂直型氮化镓功率二极管研究[D]. 韩绍文. 浙江大学, 2021
- [2]增强型GaN器件动态导通电阻测试及应用方法优化研究[D]. 魏超. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]氧化镓基光电探测器件结构与性能优化研究[D]. 褚旭龙. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]高性能ZnMgO紫外探测器的设计、制备和特性研究[D]. 朱勇学. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [5]基于自终止热刻蚀方法的凹槽栅GaN高电子迁移率晶体管研究[D]. 苏帅. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]Si基p-GaN栅增强型GaN HEMT器件研究[D]. 孙驰. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]带P型栅的增强型HEMT器件特性研究[D]. 刘静. 西安电子科技大学, 2021
- [8]多应力条件下GaN功率器件的可靠性测试及其退化机理研究[D]. 李善杰. 湘潭大学, 2020(02)
- [9]高质量非极性a面GaN异质外延的研究[D]. 严珅. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [10]AlGaN/GaN异质结材料MBE同质外延研究[D]. 付永瑞. 西安电子科技大学, 2020(05)