半导体量子器件物理讲座高电子迁移率晶体管.PDF

讲 　座 半导体量子器件物理讲座 第二讲　高电子迁移率晶体管( HEMT) 王 　良 　臣 ( 中国科学院半导体研究所　北京　100083) 摘　要 　　文章从异质界面的三角势阱中二维电子气的形成入手 ,计算了二维电子气的量子化能级及其面电子密 度. 对 HEMT 器件材料结构参数的优化、器件的电荷控制模型及 I - V 特性作了分析. 关键词 　　二维电子气 ,高电子迁移率晶体管 ,势阱 HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS WANGLiangChen ( Institute of Semiconductors , Chinese Academy of Sciences , Beijing 　100083 , China) Abstract 　　Assuming the formation of a twodimensional electron gas in a triangular potential well at the heterointerin face we calculate both the quantized energy level and the interface sheet electron concentration. Optimization of high the electron mobility transistors , the charge control model and the currentvoltage characteristics of these transistors are then analyzed. Key words 　　2DEG, HEMT , potential well 了巨大的生命力. 1 　前言 本讲从异质结构中的 2DEG 形成入手 , 分析 2DEG 的量子化状态及其一些物理性质. 在此基础上 ( ) [1 ] 1960 年 , 安德森 Anderson 预言 在异质结界 对 HEMT 器件的基本材料结构、工作原理及特性进 面存在有电子的积累. 1969 年 , Easki 和 Tsu 提出[2 ] 行分析 , 以达到对这种新型的量子器件有一个基本 在禁带宽度不同的异质结结构中 ,离化的施主和自 了解的目的. 由电子是分离的. 即 , 电子离开施主母体, 由宽带隙 ( ) 材料一侧进入窄带隙材料一侧. 这种分离减少了母 2 　高电子迁移率晶体管 HEMT 材料结构的 体对电子的库仑作用 ,提高了电子迁移率. 1978 年 , 基本物理特性 [3 ] Dingle 等 在调制掺杂的异质材料中观察到了载流 子迁移率增高的现象. 随后 , 在调制掺杂 GaAs 21 　异质结界面势阱和二维电子气的形成 n - AlGaAs单异质结结构的实验中 ,证明了异质界面