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氮化镓基感光栅极高电子迁移率晶体管器件设计与制备

朱彦旭 宋会会 王岳华 李赉龙 石栋

氮化镓基感光栅极高电子迁移率晶体管器件设计与制备

朱彦旭, 宋会会, 王岳华, 李赉龙, 石栋
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  • GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为栅控器件,具有AlGaN/GaN异质结处高浓度的二维电子气(2DEG)及对表面态敏感等特性,在栅位置处与感光功能薄膜的结合是光探测器领域重要的研究方向之一.本文首先提出在GaN基HEMT栅电极上引入光敏材料锆钛酸铅(PZT),将具有光伏效应的铁电薄膜PZT与HEMT栅极结合,提出一种新的“金属/铁电薄膜/金属/半导体(M/F/M/S)”结构;然后在以蓝宝石为衬底的AlGaN/GaN外延片上制备感光栅极HEMT器件.最后,通过PZT的光伏效应来调控沟道中的载流子浓度和通过源漏电流的变化来实现对可见光和紫外光的探测.在365 nm紫外光和普通可见光条件下,对比测试有/无感光栅极的HEMT器件,在较小Vgs电压时,可见光下测得前者较后者的饱和漏源电流Ids的增幅不下降,紫外光下前者较后者的Ids增幅大5.2 mA,由此可知,感光栅PZT在可见光及紫外光下可作用于栅极GaN基HEMT器件并可调控沟道电流.
      通信作者: 朱彦旭, zhuyx@bjut.edu.cn
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号:2017YFB0402800,2017YFB0402803)、教师队伍建设-15青年拔尖项目(批准号:3011000543115002)、中山市科技计划项目(批准号:2014A2FC305)、电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室开放基金(批准号:412S0601)和北京市自然科学基金(批准号:4142005)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-26
  • 修回日期:  2017-09-14
  • 刊出日期:  2017-12-05

氮化镓基感光栅极高电子迁移率晶体管器件设计与制备

  • 1. 北京工业大学, 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
  • 通信作者: 朱彦旭, zhuyx@bjut.edu.cn
    基金项目: 

    国家科技重大专项(批准号:2017YFB0402800,2017YFB0402803)、教师队伍建设-15青年拔尖项目(批准号:3011000543115002)、中山市科技计划项目(批准号:2014A2FC305)、电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室开放基金(批准号:412S0601)和北京市自然科学基金(批准号:4142005)资助的课题.

摘要: GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)作为栅控器件,具有AlGaN/GaN异质结处高浓度的二维电子气(2DEG)及对表面态敏感等特性,在栅位置处与感光功能薄膜的结合是光探测器领域重要的研究方向之一.本文首先提出在GaN基HEMT栅电极上引入光敏材料锆钛酸铅(PZT),将具有光伏效应的铁电薄膜PZT与HEMT栅极结合,提出一种新的“金属/铁电薄膜/金属/半导体(M/F/M/S)”结构;然后在以蓝宝石为衬底的AlGaN/GaN外延片上制备感光栅极HEMT器件.最后,通过PZT的光伏效应来调控沟道中的载流子浓度和通过源漏电流的变化来实现对可见光和紫外光的探测.在365 nm紫外光和普通可见光条件下,对比测试有/无感光栅极的HEMT器件,在较小Vgs电压时,可见光下测得前者较后者的饱和漏源电流Ids的增幅不下降,紫外光下前者较后者的Ids增幅大5.2 mA,由此可知,感光栅PZT在可见光及紫外光下可作用于栅极GaN基HEMT器件并可调控沟道电流.

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