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绝缘层对金属/绝缘层/n型AlGaN结构中电荷输运的影响

DOI：10.1002/pssa.201800810 期刊：physica status solidi (a) 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 03:52:30
摘要： 本研究通过参数化分析揭示了金属-绝缘体-半导体（MIS）结构对改善n-AlGaN层与电极金属间电子注入的促进作用。当在n-AlGaN层与电极金属表面之间插入绝缘体后，该薄绝缘体的能带弯曲特性会调控电极与n-AlGaN层之间的导带势垒高度，从而使电子能更高效地隧穿该薄绝缘体势垒。结果表明：若优化MIS结构设计，器件的电学特性将获得显著提升。研究同时探究了绝缘体的电子亲和能、相对介电常数及带隙对电子注入的影响，并发现电子注入过程对绝缘体的厚度和长度具有敏感性。本文还详细分析了相关电子输运机制与器件物理特性。
作者： Hua Shao，Jiamang Che，Jianquan Kou，Chunshuang Chu，Kangkai Tian，Mengqian Fang，Yonghui Zhang，Wengang Bi，Zi-Hui Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究金属-绝缘体-半导体（MIS）结构对改善n-AlGaN层与电极金属之间电子注入的影响，并对绝缘体亲和能、介电常数、带隙、厚度和长度等参数进行参数化研究。

研究成果

MIS结构可降低表面耗尽并提高n-AlGaN层中的电子浓度，从而改善电子注入并降低正向电压。绝缘体的带隙影响可忽略，而电子亲和能和相对介电常数至关重要；推荐使用Si3N4和SiO2等材料。绝缘体厚度和长度需优化，对于厚绝缘体建议采用1 nm厚度并减小长度。将MIS与热退火结合可进一步降低AlGaN基器件的正向电压。

研究不足

数值模型未考虑热退火和金属合金化效应——这些效应对实验中获得欧姆接触至关重要。因此模拟结果呈现整流型I-V曲线而非欧姆特性。本研究基于仿真而非物理实验，限制了其对实际器件的直接适用性。

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