摘要:为了满足无线通信、雷达等应用对高频率、宽禁带、高效率、大功率器件的需要，从二十世纪九十年代开始，化合物半导体电子器件的研究重心开始转向宽禁带半导体器件。以氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料具有优越的材料特性如化学性质稳定、耐高温、大的禁带宽度、高的击穿电压、以及大的临界击穿电压等特点，成为研制高频、大功率、耐高温、抗辐射半导体微电子器件和电路的理想材料。所有的这些优点，很好的弥补了Si、GaAs等材料的缺点。

　　　而GaN电子器件主要以GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件为主，与传统的MESFET器件相比，GaN HEMT器件不仅具有较高的击穿电压、较高的截止频率、高的电子饱和速度等优点，而且GaN HEMT中存在非常强的自发极化和压电极化效应，使的GaN基异质结在不需要掺杂的情况下就能达到比AlGaAs/GaAs体系高出一个数量级的二维电子气浓度。GaN HEMT器件在高温、高频、高功率以及高压电子器件具有广阔的应用情景。因此，我们用Silvaco软件对GaN HEMT器件的电学特性进行模拟，以便了解它的电学特性，从而对GaN HEMT器件的应用有更深的了解。

关键词：AlGaN/GaN；HEMTs；Silvaco；二维电子气；电学特性

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 研究的背景-1

1.1.1 氮化镓(GaN)材料-1

1.1.2 GaN基异质结构-3

1.1.3 GaN HEMT器件-3

1.2 本论文的主要研究内容和结构-5

1.3 本章小结-5

第2章 器件仿真软件Silvaco-7

2.1 软件Silvaco的简介-7

2.2 软件Silvaco的构架-7

2.2.1 DeckBuild-7

2.2.2 TonyPlot可视化工具-8

2.2.3 工艺模拟软件ATHENA-9

2.2.4 仿真器件ATLAS-10

2.2.5 DevEdit2D/3D结构、Mesh和掩膜输出编辑器-11

2.3 本章总结-11

第3章 GaN HEMT器件模型的建立-13

3.1 GaN HEMT器件的极化效应-13

3.1.1 极性-13

3.1.2 自发极化和压电极化效应-14

3.2 GaN HEMT器件的二维电子气-15

3.3 模型中材料的禁带宽度-16

3.4 本章小结-16

第4章 GaN HEMT器件仿真结果分析-17

4.1 Silvaco软件仿真得到的器件结构-17

4.2 电场和电子分布图-17

4.3 输出特性曲线-19

4.4 转移特性曲线-21

4.5 本章小结-21

第5章 总结-23

参考文献-24

致  谢-26

附录：GaN HEMT器件仿真时的软件代码-27