Al组分对Al_xGa_1-xN/GaN高电子迁移率晶体管性能的调控研究

摘要

为了研究Al组分对AlxGa1-xN/GaN高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transition,HEMT）性能的调控作用，采用Silvaco TCAD软件建立了AlxGa1-xN/GaN HEMT数值计算模型，通过数值计算的方法研究了Al组分对AlxGa1-xN/GaN异质结的能带、极化电荷、二维电子气（two-dimensional electron gas, 2DEG）及其输运特性、器件转移特性、输出特性的影响。得到了势阱深度、极化电荷面密度、2DEG浓度、沟道电子迁移率、阈值电压、峰值跨导、漏极电流随着Al组分的变化规律，并利用极化、能带、器件物理相关理论对结果进行了分析与讨论。结果表明：势阱深度、极化电荷面密度、2DEG面密度都随着Al组分的增加而增加；沟道电子迁移率随着组分的增加而减小；Al组分较小时，阈值电压绝对值、漏极电流随着Al组分的增加而增加，Al组分较大时阈值电压绝对值、漏极电流随着Al组分的增加而减小；Al组分为0.35时的峰值跨导高达124 mS。

关键词

Al_xGa_1-xN/GaN HEMT / Al组分 / 异质结 / 二维电子气 / 转移特性 / 输出特性