优化AlGaN/GaN HEMT性能的500℃N2退火研究

"AlGaN/GaN HEMT 在N2 中高温退火研究 (2006年)" 本文是关于AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在氮气（N2）环境中进行高温退火处理的研究论文，发表于2006年。研究团队通过在200到600℃的不同温度下，对蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN HEMT进行了1分钟和5分钟的退火实验，详细考察了退火过程对器件直流参数的影响。 实验结果表明，经过500℃退火5分钟后，高电子迁移率晶体管的性能得到了显著提升。最大跨导提高了8.9%，这反映了器件的放大能力得到增强。同时，肖特基栅的反向漏电流降低了两个数量级，这意味着栅极泄漏电流显著减少，这对于改善晶体管的开关性能和稳定性至关重要。此外，阈值电压的绝对值减小，这可能会使器件在低电压下工作更为有效。 退火过程对欧姆接触和肖特基接触的特性也产生了影响。肖特基势垒高度的增加是导致这些变化的关键因素。一方面，较高的势垒可以有效地降低栅极泄漏电流，但另一方面，它也会对沟道电子产生耗尽效应，从而影响饱和电流和阈值电压。这种耗尽作用解释了为什么在退火后饱和电流会有所改变以及阈值电压降低。 通过扫描电子显微镜对退火后的肖特基接触进行形貌观察，研究人员发现，在500℃退火条件下，形貌无明显变化，表明这个温度下的退火过程对结构的稳定性有利。然而，当温度升至600℃时，观察到了起泡现象，这可能是由于材料热应力或化学反应导致的，可能对器件的长期稳定性和可靠性产生负面影响。 该研究揭示了在N2气氛中对AlGaN/GaN HEMT进行高温退火处理的具体优化条件，即500℃退火5分钟，这一发现对于改进HEMT的制造工艺和提升其性能具有重要意义。同时，通过深入理解退火对接触特性和器件参数的影响，有助于未来设计更高效、更稳定的宽禁带半导体器件。