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专利号: 2024210200681
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:实用新型
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,包括衬底层(1),其特征在于,所述衬底层(1)的上方连接有缓冲层(2),所述缓冲层(2)上方连接有AlGaN背势垒层(3),所述AlGaN背势垒层(3)的上方连接有GaN沟道层(4),所述GaN沟道层(4)的上方连接有第一AlGaN势垒层(5),所述第一AlGaN势垒层(5)的上方连接有第二AlGaN势垒层(6),且第二AlGaN势垒层(6)上连接有钝化层(7);

所述第一AlGaN势垒层(5)中Al组分沿远离GaN沟道层(4)方向线性递增,且第一AlGaN势垒层(5)中递增至最大的Al组分值与第二AlGaN势垒层(6)中固定Al组分值相等;

所述第二AlGaN势垒层(6)上安装有栅极(8),其中栅极(8)包括栅帽以及固定在栅帽中部的栅脚,且栅帽与栅脚之间相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述第一AlGaN势垒层(5)、第二AlGaN势垒层(6)的两侧分别连接有源极(9)与漏极(10),源极(9)和漏极(10)均为欧姆接触。

3.根据权利要求2所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述衬底层(1)的材料为SiC、蓝宝石、Si或金刚石中的一种,且衬底层(1)厚度设置为1‑

3μm。

4.根据权利要求2所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述缓冲层(2)材质为GaN、AlGaN、InAlGaN和InGaN中的任意一种,缓冲层(2)厚度设置为1‑3μm。

5.根据权利要求4所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述AlGaN背势垒层(3)中Al组分固定为0.05‑0.2,其厚度为10‑20nm。

6.根据权利要求5所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述第一AlGaN势垒层(5)与第二AlGaN势垒层(6)构成复合势垒层,第一AlGaN势垒层(5)靠近GaN缓冲层(2)侧的Al组分为0,靠近第二势垒层一侧Al组分为xmax=0.3‑0.5,且第一AlGaN势垒层(5)的厚度设置为15‑20nm。

7.根据权利要求6所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述第二AlGaN势垒层(6)中固定Al组分为xmax=0.3‑0.5,且第二AlGaN势垒层(6)的厚度设置为5nm。

8.根据权利要求7所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述第二AlGaN势垒层(6)上表面蚀刻有凹槽(11),凹槽(11)深度为5‑15nm,栅极(8)嵌入在凹槽(11)中。

9.根据权利要求7所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述栅极(8)长度Lg=0.1μm,栅宽为1μm,其栅帽长度为1μm,栅脚高度为0.2μm,且栅极(8)为肖特基接触;

栅极(8)到源极(9)的距离Lgs=1.1μm,栅极(8)到漏极(10)的距离Lgd=1.6μm。

10.根据权利要求9所述的一种具有组分渐变复合势垒结构的GaN HEMT器件,其特征在于,所述GaN沟道层(4)的厚度为200‑400nm;

钝化层(7)材料设置为Si3N4、SiO2、Al2O3中的一种,且钝化层(7)厚度为50‑100nm。