摘要：就如同我们所知道的一样，氮化镓材料拥有禁带宽度大、电子迁移率高以及击穿场强高等优点；所以由GaN材料制备的高电子迁移率晶体管在高压、高频、大功率的射频及电力电子器件方面有非常广泛的应用。而氮化镓材料与第一代和第二代材料相比，氮化镓材料具有宽禁带宽度、高击穿场强、高电子饱和速度等等的优点。而且因为三元化合物AlGaN和二元化合物GaN形成的AlGaN/GaN异质结构在一定的效应的作用下会产生高浓度的二维电子气，这是使得GaN基高电子迁移率晶体管具有上述的电流的密度大、功率密度高、击穿的电压高、导通电阻低、工作频率高、器件体积小等等一系列优点的主要原因，与此同时目前的半导体材料中氮化镓材料在大电流、低功耗、高压开关器件等领域极具应用前景，完全可以说是当前半导体功率电子器件领域研发的热点研发方向。

在本论文中我先通过Silvaco TCAD软件设计p型栅结构GaN基HEMT仿真程序；之后再仿真器件电学特性，并采用origin软件制图；然后再改变AlGaN势垒层厚度及其Al组分，从而达到优化器件结构，得到更大的器件阈值电压和输出饱和电流的目的，最后在论文中分析器件结构对器件电学特性影响的物理机制。

关键词：氮化镓；结构优化；高电子迁移率晶体管；P型栅结构

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 GaN的材料基本结构与特性-1

1.2 GaN基HEMT器件的结构与工作原理-2

1.3 不同的增强型GaN基HEMT器件-3

1、薄势垒层-3

2、凹槽栅工艺-4

3、氟离子注入-4

1.4 GaN基HEMT器件的国内外研究现状-5

1.5 本论文的研究内容及安排-7

第二章 仿真软件概述以及基本方程-8

2.1 仿真软件Silvaco TCAD概述以及基本方程-8

2.2 基本方程和数值算法-9

第三章  p型栅结构GaN基HEMT器件结构优化-12

3.1 AlGaN势垒层厚度优化-12

3.1.1 AlGaN势垒层厚度对器件性能影响-12

3.1.2 讨论与分析-14

3.2 Al组分优化-16

3.2.1 改变Al组分对器件电学特性的影响-16

3.2.2 讨论与分析-18

3.3 本章小结-19

第四章  全篇总结-20

参考文献-22

致  谢-24