导　　师： 刘扬

授予学位： 博士后

作　　者： ;

机构地区： 中山大学

摘　　要： 针对传统AlGaN/GaN常关型型器件中高阈值电压和高迁移率之间的制约关系，拟采用一种新型器件结构即薄势垒层结构及p型氧化镍栅电极，实现对常关型凹槽栅GaN器件阈值电压和迁移率同时进行调控。　　首先在AlGaN势垒层中插入GaN作为刻蚀终止层以保留一定厚度的AlGaN势垒层，从而提升沟道迁移率。霍尔效应测试结果表明，GaN插入层厚度变化引起的电子迁移率和方块电阻变化并不明显，只有当插入层厚度增大为10nm时二维电子气浓度出现明显降低，说明过厚的插入层会影响表层势垒层的结晶质量。此外，我们可以发现在保持插入层厚度为5nm时，AlGaN背势垒的加入能明显提升电子迁移率。利用载流子浓度与耗尽层厚度的关系图我们发现:当GaN插入层为3和5nm时，载流子浓度的峰值出现在GaN插入层和下层势垒层之间，但是对于GaN插入层为10nm的样品，电子浓度峰值出现在GaN插入层与上下两侧势垒层的界面位置。因此，叠层势垒层结构存在一个最佳的插入层厚度。然而基于薄势垒层获得的凹槽栅GaN HFETs阈值电压在零伏左右。　　进一步引入p型氧化镍材料对阈值电压调控。探究了不同热氧化温度时获得的NiO薄膜的材料性质。实现发现不同温度时获得的薄膜呈现相似的表面形貌且均为面心立方结构。但是霍尔测试表明，低温时(400℃)获得的NiO薄膜由于Ni金属氧化不完全导致部分残留，降低了空穴浓度。高温氧化获得的NiO薄膜氧化比较完全，薄膜电阻率随氧化温度升高而增大说明缺陷密度降低。紫外测试表明薄膜的透过率及禁带宽度亦随着氧化温度升高而增大。与Ni栅极AlGaN/GaN HFETs相比较，NiO栅极HFETs的阈值电压正向漂移约1V，反向漏电流降低约一个数量级。理论模拟结果证明，p型氧化镍与非故意掺杂的GaN材料形成异质结，费米能级平衡过程中能有

关 键 词： 型氧化镍栅极 氮化镓常关型器件 薄势垒层结构 阈值电压 场效应迁移率

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