用于制备基于GaN的功率HEMT和MIS-HEMT器件的小尺寸AlGaN（<6纳米）/GaN异质结构界面电荷工程

摘要： 通过霍尔效应表征、扫描开尔文探针显微镜（SKPM）和自洽泊松-薛定谔计算，研究了采用低压化学气相沉积（LPCVD）生长的SiNx层对小尺寸AlGaN/GaN异质结构中二维电子气（2DEG）恢复的物理机制。SKPM观测显示：当AlGaN势垒层厚度从18.5nm减至5.5nm时，异质结构表面电位基本保持不变（约1.08eV），这可能源于表面钉扎效应?；舳饬勘砻鞲孟窒蟮贾?DEG浓度显著耗尽（从9.60×1012降至1.53×1012 cm?2），形成常关型2DEG沟道?；谘Χㄚ?泊松方程的自洽解及解析模拟，证实20nm LPCVD-SiNx钝化层在AlGaN/GaN异质结构上诱导产生了约3.50×1013 cm?2的正固定电荷。界面电荷对小尺寸异质结构的能带弯曲产生强调制作用，有效恢复了2DEG电荷密度（达1.63×1013 cm?2）。采用LPCVD-SiNx钝化技术实现了超薄势垒E模AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管，具有低导通电阻（RON）、高开关比及陡峭亚阈值斜率等特性。