GaN基HEMTs器件表面态及界面态研究

摘要

AlGaN/GaN HEMTs器件在无线通信和雷达领域有着广阔的应用前景，但是由于器件体材料中的陷阱、表面态导致 GaN基HEMTs拥有较大的栅泄漏电流，影响其可靠性，限制了它在商业领域的应用，因此，探索器件中的陷阱能级、提高器件的可靠性是非常有必要的。
　　本文利用多种表征手段对 AlGaN/GaN HEMTs及Al2O3/AlGaN/GaN MIS-HEMTs的表面态及界面态进行了研究和分析。首先利用脉冲测试技术，对二者的表面态进行了定性的分析，利用变化脉宽的方法，观察到器件的脉冲电流在不同脉宽下由表面陷阱俘获电子而产生的变化。然后利用电导法定量的分析了AlGaN/GaN HEMTs及Al2O3/AlGaN/GaN MIS-HEMTs的表面态及界面态，得到了AlGaN表面态、Al2O3/AlGaN及AlGaN/GaN界面态的具体信息，包括陷阱态密度、陷阱时常数及陷阱能级。最后利用栅延迟法研究了两种器件的表面陷阱，分析得到 AlGaN/GaN HEMTs器的三个表面态陷阱能级，分别为τ1=48.05μs，EA1=0.1003eV；τ2=4.77μs，EA2=0.0814eV；τ3=333μs，EA3=0.1309eV。而Al2O3/AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件的栅延迟现象均不明显，说明栅下陷阱及无栅的AlGaN表面陷阱很少。综上分析，脉冲测试技术、电导法以及栅延迟法能够很好的分析表面陷阱和界面陷阱对器件性能的影响，表征陷阱能级的具体信息，是非常有效的测试手段。