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硅基氮化镓MISHEMT中陷阱引起的阈值电压不稳定性研究

DOI：10.1109/TED.2018.2888840 期刊：IEEE Transactions on Electron Devices 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 研究表明，通过结合缺陷光谱学与双脉冲电流-电压测量发现，在Si(111)衬底上生长的商用AlGaN/GaN MISHEMT器件中，位于EC-0.90 eV能级的陷阱是导致阈值电压(VT)出现-1.8 V不稳定性的原因。该EC-0.90 eV陷阱存在于GaN缓冲层中，当漏极偏压在夹断区处于高位时会释放其中载流子，使陷阱能级升至GaN缓冲层的费米能级之上。该陷阱同时表现出快慢两种恢复过程：其快速恢复源于GaN缓冲层全深度范围内自由电子的补充，而慢速恢复则由耗尽自由电子浓度的俘获过程所致。TCAD仿真不仅验证了这一机制，还解释了为何该陷阱引发大幅负向VT偏移后缓冲层漏电流并未显著增加。这证明优化缓冲层设计对实现理想器件性能至关重要。
作者： Wenyuan Sun，Jungwoo Joh，Srikanth Krishnan，Sameer Pendharkar，Christine M. Jackson，Steven A. Ringel，Aaron R. Arehart
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究GaN-on-Si MISHEMTs中由陷阱引起的阈值电压不稳定性，特别确定GaN缓冲层中的EC-0.90 eV陷阱为成因，并理解其发射与捕获过程。

研究成果

GaN缓冲层中的EC–0.90 eV陷阱被确认为导致GaN-on-Si MISHEMTs阈值电压出现?1.8 V不稳定性的原因。该陷阱因电子可得性与耗尽作用呈现快速与缓慢两种恢复过程。TCAD建模验证了该机制，并显示缓冲层漏电流未显著增加，这强调了优化缓冲层设计以降低陷阱浓度从而提升器件性能的重要性。

研究不足

该研究聚焦于特定商用器件，可能无法推广至所有氮化镓MISHEMT器件。陷阱电荷态（类受主型）是通过模拟推断得出，但尚未得到确证?；郝幕指垂毯氖苯铣ぃǔご?2小时），这可能成为实时应用的局限。模拟中采用的背景掺杂假设可能未能涵盖所有实际工况变化。

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