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[IEEE 2018年第三届厄瓜多尔技术分会会议(ETCM) - 厄瓜多尔昆卡 (2018.10.15-2018.10.19)] 2018年IEEE第三届厄瓜多尔技术分会会议(ETCM) - 功率应用中基于氮化镓器件的可靠性
摘要： 本文分析了AlGaN/GaN器件中两个重要的可靠性问题：正偏压温度不稳定性（PBTI）和与时间相关的介质击穿（TDDB）。我们先前在MOS-HEMT中进行的PBTI研究总结结果表明，以SiO2作为栅极介质的器件其阈值电压退化特征表现为陷阱速率参数的普遍下降行为，这归因于SiO2及SiO2/GaN界面处的电荷俘获。相反，Al2O3和AlN/Al2O3栅极堆叠中观察到的退化主要归因于预存介质陷阱中的电荷捕获，且界面态产生可忽略不计。此外，插入薄AlN层会影响器件可靠性——与未采用该层的器件相比，观察到更大的陷阱密度、更快的电荷俘获速度、更宽的陷阱能量分布以及更慢的电荷释放过程?；贕aN器件的介质重要性也在具有门控边缘终端（GET）的肖特基势垒二极管（SBD）中得到研究。我们最新的TDDB结果表明：采用双层GET结构并搭配厚钝化层（2GET-THICK）的器件，相比单层GET搭配薄钝化层（1GET-THIN）的器件具有更窄的威布尔分布和更长的失效时间。因此，前者结构更适合高功率高温应用场景。
关键词： TDDB（经时击穿）、AlGaN/GaN肖特基二极管、陷阱效应、去陷阱效应、可靠性、正偏压温度不稳定性（PBTI）、击穿电压、栅极电子陷阱（GET）、MOS-HEMT（金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管）
更新于2025-09-23 15:23:52
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[2018年IEEE国际电力电子与应用会议暨展览会(PEAC) - 中国深圳 (2018.11.4-2018.11.7)] 2018 IEEE国际电力电子与应用会议暨展览会(PEAC) - AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中温度依赖性电学行为与陷阱效应研究
摘要： 研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在25°C至125°C温度范围内的温度依赖性电学行为及陷阱效应。实验结果表明：在直流和脉冲条件下，随着温度升高，转移曲线负向偏移且跨导退化，同时栅极漏电流显著增大。此外，在高温及静态偏置状态下，脉冲转移曲线的偏移变化更为明显。该机制可归因于高温下电子辅助隧穿能力的增强以及被俘获电子更易从陷阱中逸出?；诓煌露认碌牡推翟肷际踔な盗苏庑┫葳宓拇嬖冢獾玫鼻捌骷募せ钅芪?.521eV。上述结果可为AlGaN/GaN HEMT的设计与应用提供有益指导。
关键词： 陷阱效应、氮化镓、高电子迁移率晶体管、低频噪声、温度
更新于2025-09-23 15:23:52
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一种用于表征GaN HEMT中陷阱的电压瞬态方法
摘要： 氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）中的陷阱效应仍限制其性能表现。电流瞬态法在表征器件陷阱方面具有优势，但在高精度测量要求下，电压漂移可能导致误差。本文提出一种利用电压瞬态测量来表征GaN HEMTs中陷阱的方法，该方法在简便性和有效性方面展现出优势——特别是通过优化测量电路避免了前述问题。基于此方法，我们分别确定了器件中AlGaN势垒层和GaN缓冲层陷阱的时间常数与能级，并通过多温度测量验证了其俘获/释放机制。同时发现退化速率与沟道电流呈经典指数依赖关系。
关键词： 陷阱效应、氮化镓、电压瞬态、高电子迁移率晶体管（HEMTs）
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于GaN的GITs和HD-GITs中的热电子俘获与空穴诱导去俘获
摘要： 本文研究了无p漏极电极和有p漏极电极的栅极注入晶体管（GITs与混合漏极嵌入式GITs，简称HD-GITs）中的陷阱机制，这两种器件分别用于注入空穴以降低电荷俘获效应。我们对比了两种器件在关态和半开态下的表现，探究热电子对电荷俘获的促进作用。分析基于脉冲特性测试、瞬态测量及电致发光（EL）表征的综合结果，得出以下关键结论：1）当关态下诱发陷阱时，GITs与HD-GITs具有相当且可忽略的动态导通电阻（RON）；半开态条件下GITs出现显著动态RON上升，而HD-GITs相较关态未呈现额外陷阱效应；2）半开态下持续至VDS=500V的EL表征显示特征相似，表明两者的电场强度与热载流子密度相近，由此推断两组样品的热电子俘获速率相同，动态RON差异应源于不同的去俘获速率；3）瞬态RON测量证实关态填充的陷阱与半开态热电子填充的陷阱相同（激活能Ea=0.8eV，可能为碳氮复合体CN）；4）恒定偏压下的EL分析显示，GITs在VDS=300V偏置时漏极端发光信号随时间增强——该热电子俘获特征在HD-GITs中未观测到。基于实验证据，我们得出结论：半开态下GITs与HD-GITs的主要差异在于，通过p漏极空穴注入实现了更快的热电子去俘获速率。
关键词： 门注入晶体管（GITs）、电致发光（EL）、氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）、陷阱效应、热电子
更新于2025-09-10 09:29:36
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栅极关态应力在掺铁缓冲层的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中诱导的陷阱效应
摘要： 本文研究了蓝宝石衬底上具有铁掺杂缓冲层的钝化Al0.23Ga0.77N/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的陷阱特性。双脉冲电流-电压(I-V)测量清晰呈现了电流崩塌和慢速去陷阱瞬态特征。这归因于电子从栅极注入界面、Al0.23Ga0.77N势垒层及铁掺杂缓冲层中的陷阱。通过0.5μs、5μs、10μs、50μs和0.1ms多种脉宽，以及-6V和-8V的脉冲基线(VGS-Q,VDS-Q)幅值，我们空间分析了器件中主要陷阱的位置及相应去陷阱时间常数。发现三种不同类型陷阱：栅极下方界面处的快速陷阱（时间常数τ=12-16μs）、AlGaN势垒层中的中等陷阱（τ=0.12ms），以及高反向关态应力下铁掺杂GaN缓冲层中的慢速陷阱（τ=1.78ms）。因此在高压应用中，与缓冲层相关的深能级陷阱影响最为显著。
关键词： 栅极关态应力、铁掺杂缓冲层、脉冲I-V特性、AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管、陷阱效应
更新于2025-09-09 09:28:46