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作者：贺小敏;唐佩正;张宏伟;张昭;胡继超;李群;蒲红斌;
单位：西安理工大学自动化与信息工程学院;
摘要：本文利用器件仿真软件对AlN/β-Ga_2O_3高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的直流特性进行研究。由于AlN具有很强的极化效应，在AlN/β-Ga_2O_3异质结界面处产生高浓度二维电子气(2DEG),使AlN/β-Ga_2O_3异质结基HEMT具有更加优越的器件性能。理论计算得到AlN/β-Ga_2O_3异质结界面处产生的面电荷密度为2.75×10~(13) cm~(-2)。通过分析器件的能带结构、沟道电子浓度分布，研究AlN势垒层厚度、栅极长度、栅漏间距，以及金属功函数等参数对器件转移特性和输出特性的影响。结果表明：随着AlN势垒层厚度的增大，阈值电压减小，最大跨导减小，沟道电子浓度增大使饱和漏电流增大；随着栅极长度缩短，跨导增大，当栅极长度缩短至0.1μm时，器件出现了短沟道效应，并且随着栅极长度的缩短，栅下沟道区电子浓度增大，而电子速度基本不变，导致饱和漏电流增大，导通电阻减小，并且器件的饱和特性变差；随着栅漏间距的增大，跨导增大，沟道区电子浓度不变，而电子速度略有增加，导致饱和漏电流增大；肖特基栅金属功函数的增加会增大阈值电压，不会改变器件跨导，沟道电子浓度减小导致饱和漏电流减小。上述结论为后面的器件的优化改进提供了理论依据。
关键词：β-Ga_2O_3;;AlN;;HEMT;;阈值电压;;跨导;;饱和漏电流
基金资助：国家自然科学基金青年科学基金(62104190,61904146);; 西安市科技局项目(2023JH-GXRC-0122)
