摘要：GaAs基半导体材料凭借着其优良的性能,促使GaAs PHEMT（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,...GaAs基半导体材料凭借着其优良的性能,促使GaAs PHEMT（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,赝高电子迁移率晶体管）器件广泛应用于军事雷达系统、微波通讯、空间技术等领域。而随着我国国防现代化的不断发展与通信系统的不断革新,对于PHEMT器件以及其电路的需求也愈加强烈,相应地,对于器件的性能要求也越来越高。为了得到具有更加良好性能的器件,本文通过使用TCAD软件（Technology Computer-Aided Design,半导体工艺模拟和器件模拟工具）仿真分析,着重对GaAs PHEMT器件的电学性能进行了研究。首先论文分析了GaAs基半导体材料所具有的特性,以及简要介绍了GaAs PHEMT器件的工作原理,然后再采用软件对该器件进行工艺仿真与器件仿真。具体而言,首先对该器件进行工艺仿真,仿真后得到器件的二维几何结构图。因为器件中材料结构是决定性能的主要因素,论文从理论上分析了器件材料结构参数的变化对GaAs PHEMT器件的电学特性产生的影响,包括二维电子气（2DEG）、直流特性（I-V特性）、阈值电压Vth以及电子迁移率μ。针对不同的电学特性,考虑的参数也有不同。综合所有考虑的参数主要包含平面掺杂浓度与厚度、势垒层厚度、Spacer层厚度、Al含量、有源沟道层的In含量、栅长。基于以上分析再进行器件仿真,通过一维、二维模拟结果调用工具查看显示的仿真结果,总结分析了器件的电学特性,包括2DEG、直流特性、Vth、μ随着上述参数的变化而变化的情况。上述分析结果可作为将来材料与器件结构设计的依据。为了更好地验证数值仿真结果的有效性和准确性,本文将模拟结果与实验数据以及解析模型计算获得的解析解进行对比拟合,并对结果的偏差进行了分析。对比结果表明仿真结果体现出较好的吻合性,进一步验证了分析方法的准确性。综上所述,藉由TCAD软件对GaAs PHEMT器件进行数值仿真,分析结果得出性能优良的器件材料结构参数的最优值。数值仿真结果可协助半导体器件设计者更加了解该器件的物理特性,以及对该器件设计进行最佳化分析。更多还原显示全部
