摘要
为了改善传统AlGaN/GaN HEMT器件的表面电场、温度分布,提升器件击穿电压和稳定性,提出了一种具有均匀凹槽势垒(UGB)的新型AlGaN/GaN HEMT器件结构。UGB-AlGaN/GaN HEMT结构通过在栅电极和漏电极之间引入均匀分布的凹槽AlGaN势垒,降低了AlGaN层极化强度,导致沟道2DEG浓度下降,形成低浓度的2DEG区域,使器件沟道2DEG分布由均匀分布变成凹槽台阶状分布,从而调节器件的表面电场。利用电场调制效应在凹槽右侧形成新的电场峰值,有效降低栅极边缘的高峰电场。同时,优化器件沟道表面温度分布,使UGB-AlGaN/GaN HEMT表面温度分布更均匀。Silvaco TCAD仿真结果表明,器件在关态漏极高压下,均匀凹槽AlGaN势垒能够调节HEMT器件的表面电场分布,从而保证了栅电极与漏电极距离为10μm时UGB-AlGaN/GaN HEMT器件能够达到821 V的击穿电压,是常规器件击穿电压(260 V)的3.1倍。同时,UGB-AlGaN/GaN HEMT器件的特征导通电阻仅为0.87 mΩ·cm2,因此获得了高达772 MW·cm-2的品质因数。基于新型均匀凹槽势垒结构的HEMT器件具有较高击穿电压,同时保持较低的特征导通电阻及良好的温度特性,这使得该结构在高功率电子元器件领域有很好的应用前景。
关键词
AlGaN/GaN /
凹槽势垒 /
电场 /
击穿
中图分类号
TN386
田雨, 陈永和, 代一丹, 刘子玉, 马旺.
具有均匀凹槽势垒结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管. 桂林电子科技大学学报. 2021, 41(04): 266-272 https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2021.04.002
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基金
国家自然科学基金(6216030144); 广西自然科学基金(2018GXNSFAA138025); 桂林电子科技大学研究生教育创新计划(桂科AD18281037)