研究目的
为了展示在硅衬底上生长的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构上，实现增强/耗尽模式氮化镓基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）与反相器的单片集成，以应用于功率电子领域。
研究成果
在硅衬底上的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构上，成功实现了高阈值电压VTH的单片集成E/D模式GaN MIS-HEMT器件及反相器。E模式器件获得了+3.3V的高阈值电压，反相器展现出高逻辑摆幅电压、小阈值电压迟滞以及良好的均匀性。该技术平台有望用于紧凑型GaN基功率?？楹椭悄芄β始傻缏?。
研究不足
该研究指出，由于界面态导致的VTH迟滞可能会降低集成MIS-HEMT反相器的逻辑速度，这一问题可通过界面工程加以改善。此外，通过调整驱动/负载比可进一步优化噪声容限，这需要进一步研究。
1：实验设计与方法选择：
本研究聚焦于利用具有渐变AlGaN背势垒的超薄势垒（UTB）AlGaN/GaN异质结构制备单片集成的E/D模式GaN MIS-HEMTs，以实现高阈值电压和优异性能。理论模型包含用于电荷分析的能带图模拟。
2：样品选择与数据来源：
UTB-AlGaN/GaN异质结构通过金属有机化学气相沉积法在4英寸硅衬底上生长。样品经加工处理并进行电学特性表征。
3：实验设备与材料清单：
关键设备包括金属有机化学气相沉积系统、感应耦合等离子体系统、原子层沉积系统、等离子体增强化学气相沉积系统及电学测量装置。材料包含AlGaN、GaN、SiNx、SiO2、Al2O3、Ti/Al/Ni/Au金属叠层，以及用于清洗和刻蚀的各类化学品。
4：Al2OTi/Al/Ni/Au金属叠层，以及用于清洗和刻蚀的各类化学品。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：工艺流程包括晶圆清洗、LPCVD-SiNx钝化、源漏刻蚀与欧姆接触形成、PECVD-SiO2沉积、采用ALD-Al2O3进行E模式器件栅极区域加工、栅电极形成及栅后退火。反相器以特定栅宽比制备而成。
5：数据分析方法：
电学表征包含输出特性、转移特性、击穿电压测量及反相器性能分析，采用标准半导体参数分析仪和能带图模拟工具。
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MIS-HEMT
E/D-mode GaN-based
High-electron-mobility transistors used for power electronic applications, with enhancement and depletion modes integrated monolithically.
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Inverter
E/D-mode MIS-HEMT
Logic circuit composed of E/D-mode MIS-HEMTs for voltage inversion in integrated power systems.
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MOCVD system
Used for growing the UTB-AlGaN/GaN heterostructure on Si substrates.
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ICP system
Inductively-coupled-plasma system used for etching passivation layers with CHF3/SF6 plasmas.
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ALD system
Atomic-layer-deposition system for growing Al2O3 gate insulator.
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PECVD system
Plasma-enhanced chemical vapor deposition system for depositing SiO2 layers.
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LPCVD system
Low-pressure chemical vapor deposition system for growing SiNx passivation layer.
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