AlGaN/GaN异质结场效应晶体管中与AlGaN势垒层应变分布相关的载流子散射机制研究

AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（AlGaN/GaN HFETs）作为能工作在毫米波波段大功率固态电子器件最具潜力的候选者，近些年来一直是微电子领域研究热点而备受关注。载流子散射与AlGaN/GaN HFETs器件的频率和功率性能关系密切，我们提出了与AlGaN势垒层应变分布相关的极化梯度库仑场散射和应变形变势散射是AlGaN/GaN HFETs器件中载流子重要的散射机制。作为新提出的载流子散射机制，迫切需要对其进行全面深入的研究。本项目拟在通过研究不同源、漏和栅金属结构作用AlGaN势垒层所引起应变分布变化，确立应变极化梯度库仑场势函数和应变形变势函数形式，建立应变极化梯度库仑场散射和应变形变势散射的理论模型，确立应变极化梯度库仑场散射和应变形变势散射迁移率的解析表达式；以此为基础，优化材料和器件结构，提高AlGaN/GaN HFETs器件的频率和功率特性。

GaN基异质结场效应晶体管（AlGaN/GaN HFETs、InAlN/GaN HFETs和AlN/GaN HFETs）作为能工作在毫米波波段大功率固态电子器件最具潜力候选者，近些年来一直是微电子领域研究热点而倍受关注。载流子散射与GaN基异质结场效应晶体管的频率和功率性能密切相关，我们已提出并证实极化库仑场散射是GaN基异质结场效应晶体管载流子重要散射机制，作为新提出的载流子散射机制，迫切需要建立极化库仑场散射机制的理论模型，这对全面深入研究GaN基异质结场效应晶体管器件特性与极化库仑场散射的关联关系，进一步提升GaN基异质结场效应晶体管器件频率和功率性能具有重要意义。.本项目全面研究了AlGaN/GaN 异质结场效应晶体管（AlGaN/GaN HFETs）、InAlN/GaN 异质结场效应晶体管（InAlN/GaN HFETs）和AlN/GaN 异质结场效应晶体管（AlN/GaN HFETs）这些器件对应不同材料结构和器件结构下势垒层应变分布，分析研究了栅源偏压和源、漏欧姆接触工艺对上述GaN基异质结场效应晶体管势垒层应变分布的影响，研究确立了与这些应变分布相对应的势垒层极化电荷分布，基于GaN基异质结场效应晶体管势垒层极化电荷的非均匀分布，确立极化库仑场散射对应的附加散射势，建立了极化库仑场散射的理论模型。利用极化库仑场散射理论模型，分析研究了不同材料和器件结构的GaN基异质结场效应晶体管器件特性，研究确立了GaN基异质结场效应晶体管器件与极化库仑场散射机制相关的优化材料和器件结构设计规则, 为进一步提升GaN基异质结场效应晶体管高频和大功率性能奠定了基础。