化合物半导体器件.pptx

化合物半导体器件—— 双异质结HEMT;HEMT(高速电子迁移率晶体管)，又称为二维电子气场效应晶体管（2-DEGFET）就是利用半导体异质结构中杂质与电子在空间能被分隔的优点，因此电子得以有很高的迁移率。;选用晶格常数非常一致的两种半导体材料，如砷化镓与砷化镓铝，以外延法在n-GaAs单晶衬底上依次生长n-GaAlAs（空穴阻挡层）、p-GaAs（激活层）、p-GaAlAs（电子阻挡层）和p+-GaAs（接触层）等单晶薄层。在激活区p-GaAS两侧的两种半导体材料的交接层之间形成两个异质势垒，这种势垒结构称为双异质结。;禁带宽度满足要求以及选择晶格失配较小的材料是形成理想半导体异质结的两大基本要求。一般的元素半导体和二元化合物半导体晶格失配较大，难以形成较为理想的异质结结构，反之由于三元合金的晶格常数是其组分的线性函数，可以通过调节合金中各元素组分改变其晶格常数，使其彼此之间的晶格匹配度增加，形成对应的较优异质结。III 族氮化物中异质结的组成也遵循该规律。;不论是AlxGa1-xN/GaN异质结还是InxGa1-xN/GaN异质结,形成的异质结都是属于第I类异质结,均有较大的导带断续,价带断续稍小一些。这种较大的导带不连续性为高浓度的异质结二维电子气的形成提供了条件。;部分半导体材料物理参数比较;材料方面：由于材料本身禁带宽度较高，AlGaN/GaN 异质结的导带断续要远远大于 AlGaAs/GaAs 异质结的导带断续。而且，晶格失配带来的高极化场也会进一步加大异质结导带的不连续性。由此可知AlGaN/GaN 异质结界面的能带弯曲程度会因为宽禁带宽度和大晶格失配大大增强。在异质结的 GaN 一侧界面处会形成高电子迁移率的二维电子气。;AlGaN/GaN异质结;二维电子气(2DEG)的浓度及其分布,会直接影响基于异质结的HEMT的性能。对于普通单异质结HEMT器件,当工作在比较大的栅极和漏极电压下,2DEG会向沟道层的泄露。对于AlGaN/GaN双异质结构,引入了背势垒,由于背势垒的存在,降低了 2DEG泄漏的几率。因为,2DEG的迁移率要比体材料中的载流子迁移率大很多,所以这种结构有利于提高器件的速度和器件的击穿电压,提高了器件的关断特性,减少了器件的泄漏电流,从而??大的提高了器件工作的可靠性。随着器件栅长越来越小,双异质结的这些优势越来越明显。;GaN基双异质结;一个完整的AIGaN/GaN HEMT的制造通常只需以下三步关键工艺即可:台面隔离刻蚀、源/漏欧姆接触和肖特基栅接触。;HEMT器件及其集成电路都能够工作于超高频（毫米波）、超高速领域。;谢谢观赏！;GaAs的带隙为1.42eV，污染环境，砷化物有毒物质，对环境会造成污染；机械强度较弱，易碎；砷化镓在一定条件下容易分解，而且砷材料是一种易挥发性物质，在其制备过程中，要保证严格的化学计量比是一件困难的事。