GaN基HEMT器件的缺陷研究综述.pdfVIP

第３８卷　 第６期 发　 光　 学　 报 Ｖｏｌ３８ Ｎｏ６ ２０１７年６月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ｊｕｎｅꎬ２０１７ 文章编号:１０００￣７０３２(２０１７)０６￣０７６０￣０８ ＧａＮ基 ＨＥＭＴ器件的缺陷研究综述 ∗ 郭伟玲 ꎬ 陈艳芳ꎬ李松宇ꎬ雷　 亮ꎬ柏常青 (北京工业大学 光电子技术省部共建教育部重点实验室ꎬ北京　 １００１２４) 摘要:ＧａＮ基高电子迁移率晶体管(ＨＥＭＴ)因具有高输出功率密度、高工作频率、高工作温度等优良特性ꎬ 在高频大功率等领域具有广泛应用前景ꎮ 目前ꎬＨＥＭＴ器件在材料生长和工艺制备方面都取得了巨大的进 步ꎮ 但是ꎬ由缺陷产生的陷阱效应一直是限制其发展的重要原因ꎮ 本文首先论述了ＨＥＭＴ器件中的表面态、 界面缺陷和体缺陷所在位置及其产生的原因ꎮ 然后ꎬ阐述了由陷阱效应引起的器件电流崩塌、栅延迟、漏延 迟、Ｋｉｎｋ效应等现象ꎬ从器件结构设计和工艺设计角度ꎬ总结提出了改善缺陷相关问题的主要措施ꎬ其中着重 总结了器件盖帽层、表面处理、钝化层和场板结构４ 个方面的最新研究进展ꎮ 最后ꎬ探索了ＧａＮ基 ＨＥＭＴ器 件在缺陷相关问题上的未来优化方向ꎮ 关　 键　 词:ＧａＮꎻ高电子迁移率晶体管(ＨＥＭＴ)ꎻ缺陷ꎻ陷阱效应 中图分类号:ＴＮ３０４.２ꎻＴＮ３８６.３　 　 　 文献标识码:Ａ　 　 　 ＤＯＩ:１０.３７８８/ ｆｇｘ０７６０ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｏｎ Ｔｒａｐｐｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＧａＮ￣ｂａｓｅｄ ＨＥＭＴｓ ∗ ＧＵＯ Ｗｅｉ￣ｌｉｎｇ ꎬＣＨＥＮ Ｙａｎ￣ｆａｎｇꎬＬＩ Ｓｏｎｇ￣ｙｕꎬＬＥＩ ＬｉａｎｇꎬＢＡＩ Ｃｈａｎｇ￣ｑｉｎｇ (Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＭｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ １００１２４ꎬＣｈｉｎａ) ∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ＡｕｔｈｏｒꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｇｕｏｗｅｉｌｉｎｇ＠ｂｊｕｔ.ｅｄｕ.ｃｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ (ＨＥＭＴｓ) ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧａＮ ｈａｖｅ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙꎬ ｈｉｇｈ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ. Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔꎬｇｒｅａｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓｈａｓｂｅｅｎ ｍａｄｅ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ＨＥＭＴｓ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔ ｌｉｍｉｔｓｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＨＥＭＴｓ. Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔａｔｅｓꎬｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｄｅｆｅｃｔｓａｎｄ ｂｕｌｋ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ＨＥＭＴ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｒａｐ ｅｆｆｅｃｔ ｓｕｃｈ ａｓｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌａｐｓｅꎬｇａｔ