摘    要：氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的代表，具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、耐高温、耐高压、抗辐射等优良特性，适用于制作高电子迁移率晶体管（HEMT）。GaN基HEMT器件在高温、高频、大功率等领域都有着卓越的表现。传统的GaN基HEMT器件是耗尽型器件，其开启电压为负值。而工业界更需要增强型器件，以降低成本，获得更高的收益。实现增强型器件的方法目前有多种，常用的方法有薄势垒层、凹槽栅工艺、氟离子注入和p型栅结构四种。本次报告主要就是对薄势垒层法的研究，利用Silvaco TCAD仿真软件仿真薄势垒层状态下HEMT器件的电学特性，探究势垒层厚度对器件电学特性的影响，优化势垒层厚度，得到更大的器件阈值电压和输出电流。

关键词：氮化镓；高电子迁移率晶体管；增强型；薄势垒层

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摘   要

ABSTRACT

第一章  GaN基HEMT器件叙述-1

1.1 III族氮化物的基本结构和性质-1

1.1.1 半导体材料的发展阶段-1

1.1.2 III族氮化物的结构与性质-2

1.1.3 Ⅲ族氮化物的极化效应-3

1.2 GaN基HEMT器件研究-4

1.3增强型GaN基HEMT器件-5

1.3.1 利用薄势垒层法实现增强型器件-6

1.3.2 利用凹槽栅工艺实现增强型器件-6

1.3.3 氟离子注入法实现增强型器件-7

1.3.4 p型栅结构实现增强型器件-7

1.3.5 实现增强型GaN基HEMT器件的方法总结-8

1.4 GaN基HEMT器件的可靠性-8

第二章  Silvaco TCAD介绍-11

2.1 Slivaco TCAD软件介绍-11

2.1.1 TCAD-11

2.1.2 Silvaco的主要组件-11

2.2 Deckbuild基本指令-11

2.3 物理模型-11

2.3.1 泊松方程和载流子连续方程-11

2.3.2 几种物理模型-12

第三章 超薄势垒层增强型GaN基HEMT器件-13

3.1 超薄势垒层增强型GaN基HEMT器件的工作原理与器件结构-13

3.2 超薄势垒层增强型GaN基HEMT器件电学特性-15

第四章  设计小结-18

参考文献-19

致  谢-21