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以GaN为代表的氮化物半导体由于具有宽禁带宽度、高击穿场强、强极化效应等材料特性,特别是GaN异质结构中极高密度的二维电子气特性,共同促使氮化物半导体成为制造微波毫米波功率器件和高压电力电子器件的理想技术之一。然而在氮化物半导体器件中,如何在高电压、高结温下控制高密度二维电子气的输运存在很多困难,比如二维电子密度过高、温度过高或电压过高时,很多二维电子都会从异质结界面沟道中溢出,成为三维电子,导致整个电子系统的迁移率下降,也会导致器件漏电增加。为了有效地控制和利用GaN异质结构中的高密度二维电子气,近年来开展了大量氮化物多异质结构材料与器件研究,研制出包括多种GaN双异质结构和多沟道GaN异质结构的材料与器件。
文章首先分析了GaN异质结构二维电子气特性，重点介绍了传统单异质结构对高密度二维电子气的控制问题，并提出了多种解决思路。然后重点介绍了实验室研制的多种多异质结构材料和器件，包括：(1)采用多种技术研制的高迁移率AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构，温度为573K时，最佳双异质结构的迁移率为478cm2/Vs，远高于单异质结构的179cm2/Vs；(2)对GaN双异质结构未见的出色高温特性、开关特性、亚阑特性、DIBL效应、击穿特性以及微波功率特性的分析；(3)研制的AlGaN/GaN多沟道异质结构材料、器件及其实现的极低欧姆接触特性。这些新型GaN异质结构为氮化物半导体器件的发展提供了重要的技术途径。
文章首先分析了GaN异质结构二维电子气特性，重点介绍了传统单异质结构对高密度二维电子气的控制问题，并提出了多种解决思路。然后重点介绍了实验室研制的多种多异质结构材料和器件，包括：(1)采用多种技术研制的高迁移率AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构，温度为573K时，最佳双异质结构的迁移率为478cm2/Vs，远高于单异质结构的179cm2/Vs；(2)对GaN双异质结构未见的出色高温特性、开关特性、亚阑特性、DIBL效应、击穿特性以及微波功率特性的分析；(3)研制的AlGaN/GaN多沟道异质结构材料、器件及其实现的极低欧姆接触特性。这些新型GaN异质结构为氮化物半导体器件的发展提供了重要的技术途径。