卤素杂质对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管性能的影响机理研究

基本信息
批准号:61604141
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:王蓉
学科分类:
依托单位:中国工程物理研究院电子工程研究所
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:童小东,张世勇,成丽娟,石向阳
关键词:
高电子迁移率晶体管氮化物异质结构杂质与缺陷能级第一性原理计算形成能
结项摘要

AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) have been considered as promising candidates for microwave power amplifiers and high speed digital circuits. In these applications, however, enhancement-mode (E-mode) AlGaN/GaN HEMTs are highly desirable to simplify circuit configurations, reduce system costs and guarantee safe operations. Ion implantation and etching technique are usually carried out to fabricate E-mode AlGaN/GaN HEMTs, which lead to the inclusion of halogen impurities in these devices. However, the impacting mechanism of halogen impurities on the performance of E-mode AlGaN/GaN HEMTs is still yet to be essentially addressed. In this project, we plan to investigate the formation, structures and electronic properties of AlGaN containing halogens by first-principles calculations. On this basis, we will simulate the electrical properties and electrical-stress-induced degradations of E-mode AlGaN/GaN HEMTs containing halogen impurities. By combining the above-mentioned researches, we will illuminate the impacting mechanism of halogens on the performance of E-mode AlGaN/GaN HEMTs. The results will not only enrich the impurity theory of halogens in E-mode AlGaN/GaN HEMTs, but also be practically of interest for the performance-improvement of E-mode AlGaN/GaN HEMTs by the regulation of halogen impurities.

增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)对于简化电路结构、降低成本、提高系统安全性从而深化AlGaN/GaN HEMT在微波功率放大器和高速数字电路中的应用具有重要意义。通过离子注入或刻蚀工艺制备的增强型AlGaN/GaN HEMT中往往含有卤素杂质,而目前卤素杂质对器件性能的影响机理尚不明确。针对这一问题,本项目从第一性原理计算出发,明确卤素杂质的稳态构型及其对AlGaN几何结构及电子结构的影响;基于卤素杂质的稳态构型,通过器件仿真研究卤素杂质对AlGaN/GaN异质结性质及其对AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响机理,探究含卤素杂质的增强型AlGaN/GaN HEMT在电应力下的退化机制。研究结果不仅有助于加深人们对增强型AlGaN/GaN HEMT中卤素杂质的认识,而且对于通过调控卤素杂质来提高增强型AlGaN/GaN HEMT的性能具有重要的理论指导意义。

项目摘要

增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)对于简化电路结构、降低成本、提高系统安全性从而深化AlGaN/GaN HEMT在微波功率放大器和高速数字电路中的应用具有重要意义。通过离子注入或刻蚀工艺制备的增强型AlGaN/GaN HEMT中往往含有卤素杂质,而目前卤素杂质对器件性能的影响机理尚不明确。.针对以上问题,本项目采用基于第一性原理计算的缺陷计算出发,明确了F杂质和Cl杂质在GaN中的稳定缺陷构型及其基本缺陷性质;以F杂质为例,明确了AlGaN的合金化对F杂质缺陷性质的影响;阐明了AlGaN合金中F杂质与本征缺陷及原生杂质的相互作用情况;并采用细致平衡理论明确了F杂质对AlGaN/GaN HEMT电学性质影响的微观机理。我们的研究结果不仅有助于加深人们对增强型AlGaN/GaN HEMT中卤素杂质的认识,而且对于通过调控卤素杂质来提高增强型AlGaN/GaNHEMT的性能具有重要的理论指导意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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