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AlGaN/GaN异质结是GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的主流结构,它是以AlGaN/GaN异质结材料为基础制造成的GaN基器件,具有高跨导、高饱和电流以及高截止频率等特性,因此在微波大功率工作环境下拥有良好的前景。随着数字和开关领域的发展,增强型器件的应用愈发广泛而重要。本文主要针对薄势垒F注入AlGaN/GaN HEMT器件的特性进行研究:首先,借助Silvaco TCAD数值仿真工具研究AlGaN/GaN HEMT器件参数变化对器件特性的影响,发现较薄的势垒层结构可以提高器件阈值电压,另外较小的Al组分也可以实现阈值电压的正向移动。模拟F等离子体注入工艺,在栅下AlGaN势垒层形成F离子注入区,改变注入功率的大小实现HEMT器件的增强。模拟电流崩塌问题,发现应力后薄势垒F注入HEMT器件的漏电流下降了7.8%,这可能是F注入工艺在势垒层中产生新的陷阱而引起的电流崩塌;改变场板的长度和钝化层厚度,研究F注入器件的击穿问题,发现减小钝化层厚度可以增大F注入器件的击穿电压。然后,制备薄势垒F注入HEMT器件,包括F注入工艺为(80W,120s)的耗尽型器件和F注入条件为(130W,120s)增强型HEMT器件,利用Keithley4200scs精密半导体分析仪进行器件特性测试,比较不同F注入功率对器件特性的影响,发现常规型HEMT器件的阈值电压为-2.9V,F注入功率为80W的器件阈值电压为-0.6V,F注入功率为130W的器件阈值电压为+0.4V,随着F注入功率的增加器件阈值电压正向移动,相比于常规器件栅漏电流也有所降低。其次,对F注入器件施加电应力以研究器件特性的变化,在1000s关态应力作用下,发现(80W,120s)的F注入器件特性退化严重,阈值电压严重负漂,而在开态应力作用下,常规型器件和F注入器件的阈值电压均未发生较明显的改变,其原因可能是不同应力下器件内部电场方向不同造成的,对于(80W,120s)的F注入工艺可能在势垒层引入的F离子并不稳定,在关态应力下不稳定的F离子受电场作用从栅下向源漏端迁移,当F离子离开栅下区域时对沟道二维电子气的耗尽作用大大减弱,使器件阈值电压负向漂移。最后,利用电导法分析器件在应力前后势垒层陷阱态的变化,在关态应力时不稳定的F离子会向源漏区发生迁移,在F离子迁移过程中可能会产生新的陷阱使器件特性退化,利用电导法计算发现关态应力后势垒层陷阱有所增加,陷阱时常数也有所改变,表明在F离子的迁移过程中引入了新的缺陷。