GaN基HEMT超晶格势垒结构及材料生长研究.docx

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随着人类对高速电子设备和高功率应用的需求不断增加，传统的晶体管材料面临诸多限制，如氧化物界面状态、表面漏电、热阻等，再加上它们的饱和漏电电流密度较大，导致电源电压能力受到限制。因此，近年来，复合材料和设计结构新颖的晶体管被广泛研究和应用。
其中，氮化镓（GaN）HEMT（高电子迁移率晶体管）由于其低导通电阻、高崩溃场强度、高饱和漏电功率和高工作温度等特点，被认为是理想的电子器件材料，逐渐被广泛关注和研究。GaN的HEMT结构是建立在超晶格势垒结构上的，超晶格势垒结构是由一个周期性的 doping 剖面， 砷、镓、铝等掺杂层造成的能带调制形成的信号自激振荡器。超晶格势垒结构的形成不仅使得GaN基HEMT具有高电子迁移率，还大幅度降低了通道二次电子阱效应，提高了阈值电压，从而提高了晶体管的性能。
目前，大部分的GaN基HEMT生长技术主要有金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）。其中，MOCVD 成本较低，已经成为制备fGaN基HEMT外延材料的主要方法之一。在生长过程中，需要克服不同的挑战，例如使沉积温度发生变化，控制总流量和气流动力学的影响，以及对沉积的表面质量进行优化等。此外，MBE生长技术已经被证明可以产生非常高的品质GaN薄膜。
尽管GaN基HEMT材料已经被成功研究，并且在一些关键领域获得了广泛的应用，但是与此同时，也存在一些问题和局限性。例如，GaN基HEMT器件所需的强烈的电场可以导致器件的失效和损坏；另外，GaN基HEMT存在电荷陷阱和界面缺陷等缺陷问题。因此，在保证材料质量和技术可行性的情况下，还需要持续进行有针对性的改进和研究。
总的来说，GaN基HEMT优越的性能使它成为一种被广泛关注和研究的电子器件材料。前沿的材料科学和工程技术将继续为GaN基HEMT的性能和应用领域的改进提供原材料和支持，未来，它也将在不同的领域取得更广泛的应用。