为了满足无线通信、雷达等应用对高频率、宽带宽、高功率、大功率器件的需要,从二十世纪九十年代初开始,化合物半导体电子器件的研究中心开始转向宽禁带半导体器件。从二十世纪七十年代至今,有关GaN的研究经历了四十多年的飞速发展期,经过无数科研人员的努力,GaN逐步进入商用领域,并一步步向更宽更高性能发展。自1993年,GaN蓝光发光二极管实现商用后,其作为光电器件的应用一直是GaN运用的主流。在电学应用方面,由于AlGaN/GaN异质结中即使未人为掺杂,也能够形成面密度达到1×1013cm-2量级的二维电子气,因此,AlGaN/GaN异质结HEMT前景广阔。人们一般都将焦点放在AlGaN/GaN异质结材料及Al GaN/GaN HEMT器件的研制上。随着AlGaN/Ga N异质结材料制备技术上的进步、理论研究上的成熟,AlGaN/GaN异质结也越来越多样化。双异质结结构、双/多沟道异质结结构、背势垒结构等等,都在不同方面提高了异质结的电学特性,为微波大功率器件的发展提供空间。由于AlN的击穿场强是GaN的4倍,所以从增大器件击穿电压的角度考虑采用Al GaN层作为异质结沟道层。近几年的研究证实,AlGaN作为沟道的HEMTs器件的击穿电压的确比GaN沟道HEMTs更大。针对Al GaN沟道异质结的生长工艺到器件特性的改善提升,国际上的专家以进行了多方面的尝试,取得了很大进展。本文是在西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室的支持下,利用实验室中西安电子科技大学自主研发的MOCVD320设备和各种材料测试设备,生长基于蓝宝石衬底的不同结构的AlGaN沟道异质结并分析其材料特性。主要工作如下:1.利用MOCVD在蓝宝石衬底上生长Al组分为18%的单一组分直接生长AlGaN缓冲层、复合缓变Al组分AlGaN缓冲层以及等厚度缓变Al组分AlGaN缓冲层的AlGaN沟道异质结。通过对样品的测试分析发现,组分较低的AlGaN沟道异质结采用直接生长或是等厚度缓变生长的方法生长的样片电学特性更优。2.利用MOCVD设备生长基于蓝宝石衬底的Al组分为33%的AlGaN沟道异质结,缓冲层分别采用单一组分直接生长和缓变Al组分生长的方式。研究发现,组分为33%时的AlGaN沟道异质结中采用Al组分缓变的AlGaN层作为缓冲层能有效改善材料的结晶质量,提高迁移率,降低方块电阻。3.参考采用GaN/Al N超晶格结构替代合金AlGaN势垒层以提高结材料质量的相关研究,尝试将GaN/AlN超晶格结构引入沟道层中。用MOCVD设备在蓝宝石衬底上生长组分为33%的Al组分缓变的超晶格AlGaN沟道异质结,结果表明GaN/AlN超晶格结构的引入能有效湮灭位错,减少缺陷,提高2DEG迁移率,降低方块电阻,是一种很好的提高材料质量的方法。4.在上一节内容的基础上继续生长组分为18%的超晶格AlGaN沟道异质结,结果发现材料内位错密度降低了一倍,2DEG的迁移率从844 cm2/V·s提高到1099cm2/V·s,方块电阻从1528Ω/□下降到736Ω/□。材料特性上有了很明显的提升。