AlGaN-GaN高电子迁移率晶体管的模型研究.pdf

摘要 氮化镓（GaN）是近十几年来迅速发展起来的第三代宽禁带半导体材料之一，

其化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀，非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高

密度集成的电子器件以及蓝光、绿光和紫外光电子器件。所有这些优良的性质，

很好的弥补了前两代Si和AsGa等半导体材料本身固有的缺点，从而成为飞速发展

的研究前沿。 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMTs)，是以AlGaN/GaN 异质结材料为

基础而制造的 GaN 基器件。与传统的 MESFET 器件相比，AlGaN/GaN HEMTs 具

有高跨导、高饱和电流以及高截止频率的优良特性。另外，实验证明，GaN 基 HEMT

在 1000K 的高温下仍然保持着良好的直流特性。从而减少甚至取消冷却系统，使

系统的体积和重量大大降低，效率大大提高。由于 GaN 材料的热导率较高、热容

量大，特别是它有着较高的击穿电场。这极大地提高了 GaN 器件的耐压容量、电

流密度，使 GaN 功率器件可以工作在大功率的条件下。 随着 GaN 材料制造工艺的不断改进和制造成本的下降，AlGaN/GaN HEMT

器件必将在高温、大功率、高频、光电子、抗辐照等领域取得广泛的应用。 虽然人们对 GaN 基微波功率器件的研究工作已经持续了多年，深度和广度已

经达到了前所未有的水平，但是真正商业化的 AlGaN/GaN HEMT 功率器件仍然尚

未问世。这里面有诸多原因。除了可靠性及 GaN 缺陷密度等问题尚未解决外，当

HEMT 器件工作于大功率、高温的环境时，会产生明显的“自热效应”。引起附加

的功率损失和电流输出能力的下降，进而降低器件的微波性能，甚至引起功能失

效。另一方面对于在微波领域有着良好应用前景的 AlGaN/GaN HEMT ，由于 GaN