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氧化物/势垒电荷对AlGaN/GaN金属-氧化物-半导体异质结构阈值电压不稳定性的影响

DOI：10.1016/j.mssp.2018.12.012 期刊：Materials Science in Semiconductor Processing 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 通过电容-电压（CV）滞后测量与模拟研究了AlGaN/GaN金属-氧化物-半导体（MOS）异质结构的阈值电压不稳定性。我们重点分析了氧化物/半导体界面净电荷（Qint）对CV滞后的影响。模拟表明：由于界面能带弯曲差异，低密度（约1012 cm?2量级）的正负Qint均会导致平衡态下存在较浅的未占据氧化物/势垒界面态；而高密度负Qint（Qint/q≈-1013 cm?2）会产生极深的未占据界面态，这导致反向CV扫描时电子无法完全再发射，使得该情况下MOS异质结构的CV滞后显著大于前者。实验通过金属有机化学气相沉积生长的Al?O?栅介质MOS异质结构验证了Qint的影响——退火与非退火结构分别呈现-1.2×1013和+0.5×1012 cm?2的Qint值。结果表明：具有高密度负Qint的常关型AlGaN/GaN MOS异质结构场效应晶体管，相比?？推骷壮鱿帚兄档缪共晃榷ㄐ?。
作者： M. ?apajna，J. Drobny，F. Gucmann，K. Hu?eková，D. Gregu?ová，T. Hashizume，J. Kuzmík
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究氧化物/半导体界面净电荷（Qint）对AlGaN/GaN金属-氧化物-半导体异质结构阈值电压不稳定性的影响。

研究成果

研究表明，AlGaN/GaN MOS异质结构中高密度的负Qint会因深能级未占据界面态导致CV迟滞效应加剧和阈值电压不稳定，使常关器件更易受影响。这凸显了控制Qint和界面质量对器件稳定性的重要性，并指出若不考虑Qint效应，仅凭CV迟滞效应可能无法表明界面质量良好。

研究不足

该研究假设在电荷俘获/发射过程中配置变化可忽略不计，且在某些情况下未充分考虑体氧化物陷阱的贡献（如无PDA样品模拟结果中的差异所示）。不同沉积方法和后处理对陷阱密度的影响可能有所不同。

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