1. 研究目的与意义
1.1背景
随着高压开关和高速射频电路的发展，氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)成为该领域研究的重点，常规的GaN HEMT器件均为耗尽型，阈值电压＜0v，需要使用负的开启电压。在射频及微波芯片设计时，其负栅压的电源设计增加了设计成本；增强型HEMT的阈值电压为正值，实际应用中只需要一个正的偏压即可使其工作或夹断。这样可以消除负偏压的电路设计，使电路简单化，减少电路设计的复杂性和制备的成本。对大规模微波射频电路应用来说，其意义十分重大。对于功率开关电路，增强型HEMT器件保证在驱动电路失效时，HEMT器件处于关断状态，从而对功率开关系统提供了失效保护。目前，通常采用刻蚀凹栅、f基离子注入等应对方法来耗尽栅极下方沟道的二维电子气(2DEG)，以实现增强型器件。但凹栅刻蚀工艺难以精确控制，同时还容易带来损伤，会引起电流崩塌现象，恶化器件的可靠性，同时阈值电压也不高；f基离子注入也会带来一系列稳定性问题。无论是凹栅刻蚀还是f基离子注入都会对材料造成损伤，虽然经过退火能够消除一定的损伤，但是残留的损伤依然会对器件的稳定性和可靠性造成不利的影响，并且工艺的重复性也不高。因此，现有方案中，较为普遍的一种实现P-GaN基增强型HEMT的方法是将势垒层设计更薄，同时在栅极金属与势垒层之间插入P-GaN层。通过这种设计，一般当势垒层厚度到达12nm-15nm时，阈值电压约为2v左右，但是，这样的设计会导致P-GaN中的Mg原子容易扩散到沟道层中，进而使器件的导通电阻增大，影响HEMT器件的工作效率。而在P-GaN基增强型HEMT器件中，为了有效的减少P-GaN中的Mg原子扩散到沟道层的数量，通常采用的手段是将势垒层变厚，但是，势垒层变厚，会带来阈值电压的值向负向移动，从而使阈值电压变小，甚至变负。
1.2目的
2. 研究内容与预期目标
2.1研究内容
GaN基材料在高频与大功率应用方面得天独厚的优势，以及相关研究进展。简要介绍了AlGaN/GaN HEMT常规器件及增强型器件的发展状况。阐述AlGaN/GaN异质结中2DEG产生的原因。其次说明AlGaN/GaN HEMT器件的工作原理以及直流特性。通过Silvaco软件仿真了常规结构的P-GaN HEMT在改变相关结构参数的情况下,其器件直流特性的变化。随着P-GaN帽层受主浓度以及厚度的增加,对栅极下方异质结界面处2DEG的耗尽作用增强,使得器件阈值电压随之增加。而随着AlGaN势垒层中Al组分与厚度的增加,AlGaN/GaN异质结所产生的净极化电荷增多,器件的阈值电压负向移动。
2.2预期目标
3. 研究方法与步骤
3.1研究方法
（1）查阅相关资料和文献，了解国内外GaN HEMT器件的发展现状，从中整理和总结出实现对具有p-GaN帽层的GaN增强型器件研究的方法以及优化措施，为本课题的研究做好准备。
（2）仿真设计，通过学习Silvaco TCAD仿真软件，熟练掌握仿真软件，在p-GaN HEMT器件的不同地方加不同能级的陷阱，进行仿真，得出结论。
4. 参考文献
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5. 工作计划
（1）2022.2.25-2022.3.15 文献调研，图书馆查阅资料，完成开题报告，完成外文资料的翻译；
（2）2022.3.16-2022.4.15完成器件仿真，实验测试器件电学参数验证仿真结果；
（3）2022.4.16-2022.4.30 总结并整理实验数据，进行优化实验，形成科学结论；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
