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高灵敏度的传感器对人工智能技术的发展起到关键作用,在智慧家居、无人驾驶、机器视觉、安防监控等领域传感器无处不在。我国的传感器市场近几年也呈现较高速度的增长趋势,而基于霍尔效应将磁信号转换为电信号的霍尔传感器也已被广泛应用于汽车电子、工业控制系统、消费电子和医疗等领域。传统霍尔传感器采用硅、砷化铟、砷化镓等材料制作,往往应用于低于150℃的环境中,然而在某些特殊领域,例如空间探测、军事和核电站等高温高辐射环境,传统霍尔传感器将出现各种可靠性问题。而GaN基III-V族材料作为第三代宽禁带半导体的重要代表之一,GaN具有大的禁带宽度,因此其具有更高的临界击穿电场、更优的高温工作稳定性。其次,GaN的理论本征载流子浓度很低,因此制作的霍尔传感器噪声小、灵敏度较高。另外,GaN基IIIV族异质结界面处势阱中存在无需故意掺杂就具有的二维电子气,具有明显高出体材料的电子迁移率(~2000 cm2/V·s)。利用这种GaN基异质结材料制作的霍尔传感器,其工作灵敏度较高,非常适合应用在高温工作环境中。本文研究了GaN基霍尔传感器,主要研究内容包括:(1)基于Sentaurus TCAD工具,采用较为适合GaN材料的极化、低场迁移率和磁场相关传输等关键物理模型,且对极化模型、低场迁移率模型通过Tcl脚本语言和C++语言进行建模应用于仿真程序中。(2)对GaN基水平型霍尔板进行三维建模仿真,结合理论和仿真结果研究分析了无感测电极(感测电极的长度为0)的GaN基霍尔板及有限长度感测电极的GaN基霍尔板的的几何校正因子,同时也分析了器件的长宽比对其几何校正因子的影响。(3)采用选区刻蚀的方法设计GaN基异质结垂直型霍尔传感器,为了证明这种方法有效,仿真前基于实验结果对材料参数进行校准,经校准后仿真验证了该方法可行性,并且研究了感测电极的长度,器件的宽长比对器件输出特性的影响。(4)本文将GaN基水平型和垂直型霍尔传感器结合集成同一衬底上,设计和仿真了GaN基三维霍尔传感器。研究了该三维霍尔器的输出特性,温度特性,角度特性。结果证明设计的三维霍尔传感器可同时感测空间三维磁场且具有较好的温度稳定性。(5)在实验部分,本文设计了十字水平型霍尔传感器,重点讨论了光刻对器件失调电压的影响,器件的长宽比,感测电极的尺寸的对器件输出特性的影响以及器件的温度稳定性。