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摘要
针对AlGaN/GaN HEMT器件存在的GaN缓冲层漏电和栅极漏端处电场集中效应导致器件耐压性能不高,无法完全发挥GaN材料高击穿电压优势的问题,提出了一种具有极化调制层的AlGaN/GaN HEMT器件结构。该结构主要有2个特点:一是缓冲层材料用禁带宽度更大的Al0.05Ga0.95N代替GaN,以减小缓冲层漏电,提高击穿电压;其次是在栅漏间势垒层上外延一层极化调制层,该极化调制层由Al组分沿材料生长方向线性降低的AlxGa1-xN(0<x<0.26)材料构成。根据极化掺杂理论,Al组分逆向渐变的AlGaN材料因极化电荷不平衡会在体内诱导产生空穴。极化调制层的空穴在器件反向关断时有助于缓解栅极边沿电场集中,优化栅漏间电场分布,从而提升器件耐压能力。基于功率器件优值FOM标准,利用Sentaurus TCAD软件对提出结构进行模拟验证。实验结果表明,所提出结构的击穿电压为645 V,比导通电阻为1.09 mΩ·cm2,与常规双异质结器件结构相比,击穿电压提高了339%,而比导通电阻仅增加了0.38 mΩ·cm2,FOM值达到了382 MW·cm-2。
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