摘要：得益于GaN材料优良的物理特性，GaN基HEMT器件在高频、高功率方面具有广大的应用空间。但传统的GaN基HEMT器件为耗尽型器件，而在工业应用上，需要的是增强型器件。p型栅结构就是实现增强型器件极好的方法。在应用前，还需对器件的可靠性进行研究。其中热电子注入就是影响器件可靠性一项重要因素，这是本文研究的主题。本文基于Silvaco TCAD软件先是建立基本的器件结构，接下来通过仿真了解器件的电学特性，然后通过施加不同栅压，观察能带结构和电子复合率来分析栅极退化机制。同时在不同栅压下，观察热电子注入对器件的影响。

关键词：氮化镓；增强型；可靠性；热电子；高电子迁移率晶体管

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 氮化镓的晶体结构及物理特性-1

1.2 AlGaN/GaN的极化效应-2

1.3 AlGaN/GaN 异质结物理-3

1.4 p型栅增强型AlGaN/GaN HEMT研究发展-3

第二章  p型栅结构GaN基HEMT器件研究-5

2.1 GaN基HEMT器件的工作原理-5

2.2 GaN基HEMT器件的性能参数-6

2.3 p型栅结构GaN基HEMT器件的构成-7

2.4 p型栅结构GaN基HEMT器件可靠性-8

第三章  p型栅结构GaN基HEMT器件热电子注入仿真研究-10

3.1 Silvaco TCAD仿真软件介绍-10

3.2 仿真所需的物理模型-12

3.2.1 泊松方程和载流子连续方程-12

3.2.2 载流子统计模型-13

3.2.3 迁移率模型-14

3.3 仿真方案的介绍-14

3.3.1 p型栅结构GaN基HEMT仿真模型的器件结构-14

3.3.2 p型栅结构GaN基HEMT器件电学特性仿真-15

3.3.3 p型栅结构GaN基HEMT器件栅极失效分析-16

3.4 器件热电子注入的电致发光（EL）图像观察-22

3.5 本章小结-23

第四章  论文总结和展望-24

4.1 总结-24

4.2 展望-24

参考文献-26

致  谢-28