栅脉冲下AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

源于AlGaN/GaNHEMT器件的大量测试分析发现,栅脉冲条件下漏极电流比直流情况下减小了47%;随着信号频率的改变,漏极电流按μnCoxW[α (0.13 0.64f)VGS (0.13 0.32 f)VGS2](VGS-Vth)2/L的规律变化;脉冲信号宽度对漏电流崩塌影响较小.基于实验结果的理论分析认为,电子从栅极注入到栅漏之间并被表面态所俘获,在沟道中形成增加的耗尽层,使得沟道二维电子气浓度减小,从而导致形成电流崩塌效应的主要原因之一.该结论有助于AlGaN HEMT器件脉冲条件下电流崩塌效应理论解释和器件应用.     

应力条件下AIGaN／GaN HEMT电流崩塌效应研究

采用应力测试方法，获得了AlGaN／GaN HEMT漏极电流随时间的变化关系。实验结果表叫，应力导致漏极电流崩塌56．2％：不同电压应力条件下，只要所加时间足够长和电压足够人，相同栅压的电流崩塌程度都近似相等；漏极电流恢复时间与大小分别为34．5＋σVGS与σ（VGS-VT）（2-β）。研究表明，栅-漏间表面态捕获的电子使得表面电势发生变化，引起沟道中二维电子气浓度降低，从而导致电流崩塌效应的产生。此结论可提用于AlGaN／GaNHEMT器件电流崩塌效应进一步的理论探索和器件研究。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

GaN基HEMT电流崩塌现象相关的表面陷阱效应

采用脉冲测试方法研究了与GaN基HEMT电流崩塌相关的表面陷阱效应。对特制的无台面器件进行的实验证实了表面陷阱之间存在输运过程。数据表明,当栅应力持续时间足够长时,被充电的表面陷阱会达到某种稳态。该稳态是包含了陷阱俘获与释放过程的动态平衡态。     

掺杂AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究

对不同掺杂浓度AlGaN/GaN HEMTs施加直流偏置应力,研究掺杂AlGaN/GaN HEMTs电流崩塌效应.实验表明,掺杂AlGaN势垒层对器件电流崩塌效应有明显的抑制作用,随着掺杂浓度增加,掺杂对电流崩塌效应的抑制作用越显著.这是因为对于掺杂AlGaN/GaN HEMT,表面态俘获电子将耗尽掺杂AlGaN层,从而能对2DEG起屏蔽作用.AlGaN体内杂质电离后留下正电荷也能进一步屏蔽表面态对沟道2DEG的影响.     

直流大电压下 GaN HEMT电流崩塌效应探索

基于GaN HEMT器件物理和实验分析测试结果,提出了一种GaN电流崩塌效应的新物理模型.研究表明,在大漏极电压条件下,沟道电子易于注入到GaN缓冲层中,并被缓冲层中的陷阱所俘获,耗尽二维电子气,从而导致电流崩塌效应.该模型描述了电流崩塌效应与缓冲层中陷阱的相互关系,并获得了电流崩塌前后迁移率与二维电子气浓度乘积的归一化值.该结果可望用于GaN HEMT器件进一步的理论探讨和实验研究.     

直流大电压下GaN HEMT电流崩塌效应探索

基于GaN HEMT器件物理和实验分析测试结果，提出了一种GaN电流崩塌效应的新物理模型. 研究表明，在大漏极电压条件下，沟道电子易于注入到GaN缓冲层中，并被缓冲层中的陷阱所俘获，耗尽二维电子气，从而导致电流崩塌效应. 该模型描述了电流崩塌效应与缓冲层中陷阱的相互关系，并获得了电流崩塌前后迁移率与二维电子气浓度乘积的归一化值. 该结果可望用于GaN HEMT器件进一步的理论探讨和实验研究.     

直流大电压下 GaN HEMT电流崩塌效应探索

基于GaN HEMT器件物理和实验分析测试结果,提出了一种GaN电流崩塌效应的新物理模型.研究表明,在大漏极电压条件下,沟道电子易于注入到GaN缓冲层中,并被缓冲层中的陷阱所俘获,耗尽二维电子气,从而导致电流崩塌效应.该模型描述了电流崩塌效应与缓冲层中陷阱的相互关系,并获得了电流崩塌前后迁移率与二维电子气浓度乘积的归一化值.该结果可望用于GaN HEMT器件进一步的理论探讨和实验研究.     

应力条件下AlGaN/GaNHEMT电流崩塌效应研究

采用应力测试方法,获得了AlGaN/GaN HEMT漏极电流随时间的变化关系.实验结果表明,应力导致漏极电流崩塌56.2%;不同电压应力条件下,只要所加时间足够长和电压足够大,相同栅压的电流崩塌程度都近似相等;漏极电流恢复时间与大小分别为34.5 αVGS与α(VGS-VT)(2-βt).研究表明,栅-漏间表面态捕获的电子使得表面电势发生变化,引起沟道中二维电子气浓度降低,从而导致电流崩塌效应的产生.此结论可望用于AlGaN/GaN HEMT器件电流崩塌效应进一步的理论探索和器件研究.     

AlGaN/GaN HEMT电流崩塌效应研究进展

简要回顾了 Al Ga N/Ga N HEMT器件电流崩塌效应研究的进展 ,着重阐述了虚栅模型、应力模型等几种解释电流崩塌效应形成机理的模型和器件钝化、生长盖帽层等减小电流崩塌效应的措施。     

应力对GaN HEMT器件电流崩塌的影响

电流崩塌是目前GaN HEMT微波功率器件中最严重的问题之一,国内外都有研究,但尚无统一结论。通过实验,研究了GaN HEMT器件电流崩塌现象。研究表明,不同电应力条件下,导致漏电流崩塌和最大跨导下降的物理机制不同,在大电场应力下,主要物理机制是栅隧穿电子填充表面态;而在热电子应力下,是沟道热电子填充界面态。     

GaNHEMT栅源与栅漏表面态与电流崩塌相关性探讨

基于实验测试数据,综合分析了栅源、栅漏串联电阻增大后电流崩塌I-V曲线变化差异。研究表明:在脉冲测试条件下,RS增大,栅下沟道开启程度减弱,漏电流ID变小;RD增大,栅下沟道漏端等效漏电压减小,膝电压VKNEE变大。该实验结果可望通过RD与RS表征研究导致GaNHEMT电流崩塌的表面态变化。     

碳致深能级引起的AlGaN/GaN HEMT电流崩塌现象

AlGaN/GaN HEMT良好的功率特性虽然被大量报导,但其电流崩塌现象仍是一个令人困扰的问题,作者通过实验证明了导致其电流崩塌的一个因素.两个AlGaN/GaN样片被分别放在纯氮气和掺碳的氮气气氛中快速退火,利用XPS证明了后者中的碳元素含量远远大于前者.比较二者的I-V特性曲线,可发现碳杂质的引入可使AlGaN/GaN HEMT电流崩塌程度大大增加.分析表明:由碳杂质引入导致的深能级使得负栅压下俘获沟道中的载流子在正栅压下不能立刻释放,从而引起AlGaN/GaN HEMT中的电流崩塌现象.     

碳致深能级引起的AlGaN/GaN HEMT电流崩塌现象

AlGaN/GaN HEMT良好的功率特性虽然被大量报导,但其电流崩塌现象仍是一个令人困扰的问题,作者通过实验证明了导致其电流崩塌的一个因素.两个AlGaN/GaN样片被分别放在纯氮气和掺碳的氮气气氛中快速退火,利用XPS证明了后者中的碳元素含量远远大于前者.比较二者的I-V特性曲线,可发现碳杂质的引入可使AlGaN/GaN HEMT电流崩塌程度大大增加.分析表明:由碳杂质引入导致的深能级使得负栅压下俘获沟道中的载流子在正栅压下不能立刻释放,从而引起AlGaN/GaN HEMT中的电流崩塌现象.