N2等离子体预处理提升Al2O3/AlGaN/GaN MISHEMT电性能

本文主要探讨了N-2等离子体预处理技术在Al2O3/AlGaN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（Metal-Insulator-Semiconductor High Electron Mobility Transistor, MISHEMT）中的应用及其对器件电性能的影响。N-2等离子体处理是一种有效的表面改性方法，它在原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）Al2O3之前对Al2O3/AlGaN界面进行预处理，显著改善了器件的性能。 研究发现，通过N-2等离子体预处理，栅漏电流显著降低，降低了两个数量级。这表明这种处理方式有助于减少氧化铝层与AlGaN材料之间的泄漏路径，从而提高MISHEMT的阈值电压和整体稳定性。这样的改进对于提高电力电子设备的效率和可靠性至关重要，特别是在高速、高温或高压工作环境下，低漏电流对于防止过早的器件失效是至关重要的。 此外，作者利用X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）技术深入研究了N-2等离子体预处理对AlGaN/Al2O3界面的电性能影响。结果显示，该处理方法优化了两者间的化学键合，减少了氧化物与氮化铝之间的界面态密度，进一步增强了电荷迁移的连续性和均匀性。这种优化对于MISHEMT的高频特性，如极高的电子迁移率和低的延迟时间，有着显著的提升作用。 这项研究证实了N-2等离子体预处理作为一种有效的表面处理策略，能够显著提升Al2O3/AlGaN/GaN MISHEMT的电性能，包括降低漏电流、改善界面质量和增强高频特性。这对于设计和制造高性能的微电子器件具有重要的工程价值。随着对未来电子器件性能需求的不断提高，此类优化处理方法将被广泛应用于未来的半导体器件制造中。