CV测量法分析第三代半导体器件GaN HEMT的界面态文献综述

 2023-08-07 05:08
  1. 文献综述（或调研报告）：

GaN HEMT的缺陷对CV特性曲线的影响

摘要：本文首先简要介绍了GaN HEMT的器件结构与工作原理，并且通过结构来具体介绍GaN HEMT的缺陷的种类，以及这些缺陷在高电场及不同温度的条件下对器件CV特性和器件性能的影响，最后对本文进行总结，并且展望未来GaN HEMT的发展。

关键词：GaN HEMT，陷阱，CV测量法，高电场退化机制

  1. 背景

随着社会的发展和科技的进步，半导体技术成为了我们生活中最有影响力的科技之一，在众多的生产生活领域中都有着广泛的应用，支撑着信息社会的发展与进步。随着市场需求的不断变化，硅（Si）基半导体器件的性能已经逐渐不能满足苛刻条件下的应用，这促进了新一代半导体材料与器件的诞生。其中，氮化镓（GaN）表现出明显的优势性能，具有更高的功率、更快的转化速度、更好的耐压特性等特点，并且随着Si基GaN外延技术的不断成熟，器件制作成本得到了有效的控制，这更好地促进了GaN基半导体器件的发展。[1][2]

但是GaN基半导体器件仍然存在很多问题，其中在GaN HEMT界面态及其引起的各种缺陷效应是影响器件动态性能提升的关键因素，国内外对这方面进行了深入研究，并且已经报道出多种测量分析策略，其中CV测量法是使用最多的方法之一。[3]

  1. GaN HEMT器件结构与工作原理

AlGaN/GaN HEMT的外延结构是一个典型的多层结构，使用低压金属有机物化学气相积淀（MOCVD）的方法在衬底上依次生长各材料层并光刻，如图1（a）所示：

图1 AlGaN/GaN HEMT基本结构与能带示意图[4]

目前的GaN基HEMT器件大多数采用异质外延衬底，最理想的衬底材料GaN单晶因为价格昂贵且晶片尺寸较小等原因，现在很少见到。目前常用的异质外延衬底材料有Al2O3、SiC、Si、ZnO等。

GaN缓冲层的厚度最厚，这是为了减少异质外延生长产生的应变，也可以插入一层非常薄的AlN成核层来减少晶格的不匹配。[5]

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