AlGaN-GaN HEMT強場應力下的可靠性研究.pdf

1、作為第三代半導體材料，GaN具有擊穿場強高、熱導率大、電子飽和漂移速度高等優(yōu)良特點，因此，基于GaN基的器件在高溫、大電壓、大功率應用方面具有非常廣闊的應用前景，其典型的代表器件是AlGaN/GaN HEMT，但是AlGaN/GaN HEMT的在電應力下的可靠性問題已成為阻礙AlGaN/GaN HEMT進一步擴大應用范圍的最重要的因素之一。為了解決AlGaN/GaN HEMT在電應力下的可靠性問題，首先需要確定它影響器件性能的因素，諸如

2、溫度、電場以及磁場等，同時需要研究在不同應力條件下，器件的退化機理。近年來，關于GaN HEMT器件可靠性問題的研究主要集中在由于熱載流子效應導致器件溝道退化問題以及由于強場導致器件逆壓電效應的產(chǎn)生。在本論文中，主要集中研究由于逆壓電效應導致器件性能退化的機理。為了系統(tǒng)地研究逆壓電效應，論文中設計了不同的應力實驗：
　　 第一種是階梯電應力實驗，旨在確定器件正常工作時的退化機制。我們分為關態(tài)、Vds=0以及開態(tài)三個實驗部分：另一

3、種是10000s的關態(tài)恒壓應力實驗，旨在確定由逆壓電效應引起的退化這種退化機制的關鍵電壓值Vcrit(逆壓電效應開始起作用時的電壓值)和應力時間以及應力電壓之間的關系。我們選取了三個應力電壓點，分別為：Vg=-8V，Vds=60V(小于臨界電壓)、65V(臨界電壓附近)、75V(遠大于臨界電壓)。由這兩種實驗我們得到的主要結(jié)論有：1、逆壓電效應誘發(fā)的晶格缺陷主要產(chǎn)生在G-D之間的區(qū)域；2、AlGaN/GaN HEMT的退化機制為由熱載流