摘要：现代电子工业快速发展，给我们的日常生产生活带来了极大的变化。随着半导体技术的不断发展，现有Si基电力电子器件的性能很难再得到较大的提升，而比Si基器件具有更加优异性能的GaN基电力电子器件已逐渐成为电力电子领域的研究重点。选择GaN基器件中应用较多的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管为研究对象，重点分析了通过不同工艺条件制备的器件性能有何差异，寻求较为优化的工艺条件。并对器件的欧姆接触、肖特基接触、二维电子气浓度、禁带宽度以及电学特性进行了研究。通过设置对比实验研究了不同溶液的表面处理方式与退火的温度时间对器件的影响，并利用Silvaco软件仿真研究了Al组分对器件材料与电学特性的影响，得到如下研究成果：

（1）器件的欧姆接触得到改善的是通过N2等离子体处置的实验组，这是比较好的表面处理方式。

（2）退火实验中，在870°C、40s的快速退火条件下器件的欧姆接触电阻最优。在对肖特基特性的研究中发现，进行退火温度的越高，器件的Idmax越小，最大跨导提高的越多，肖特基势垒高度增加的越大。

（3）通过仿真发现，在0.15到0.35范围内Al组分较低的异质结有更高的击穿电压，较高的Al组分有更高的界面电荷密度、更大的饱和输出电流、更宽的禁带。在制备器件时要考虑器件应用的具体要求，不同器件的应用选择不同的Al组分以达到最好的效果。

关键词：氮化镓；高电子迁移率晶体管；工艺条件；二维电子气；欧姆接触

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摘   要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1  GaN材料特性简介-1

1.2  GaN基功率器件与AlGaN/GaN HEMT简介-2

1.2.1  GaN基功率器件-2

1.2.2  研究意义与现状-3

1.3 论文内容-4

第二章 AlGaN/GaN HEMT结构与基本原理-5

2.1 器件结构-5

2.2 极化效应-6

2.2.1 压电极化-6

2.2.2 自发极化-6

2.3  二维电子气产生原理-7

2.4  AlGaN/GaN HEMT工作原理-8

第三章 不同工艺条件对GaN基功率器件性能影响-9

3.1  AlGaN/GaN HEMT关键工艺-9

3.2  不同表面处理方式对AlGaN/GaN HEMT性能影响分析-12

3.2.1 实验设计-12

3.2.2 实验结果分析-13

3.3 退火对AlGaN/GaN HEMT性能影响分析-14

3.3.1 对欧姆接触特性影响-14

3.3.2 对肖特基接触特性影响-16

3.4  Al组分对AlGaN/GaN HEMT性能影响分析-18

3.4.1 对2DEG浓度影响-18

3.4.2 对异质结禁带宽度影响-19

3.4.3 对输出特性和击穿特性影响-20

第四章 结论与展望-22

4.1 结论-22

4.2 展望-22

参考文献-23

致  谢-24