文献综述
现状和发展趋势:
由于功率半导体器件在电力电子、微波通信等领域具有极其广泛的应用,近年来市场对工作频率、耐压能力等性能不断提出新的要求,在AlGaN/GaN HEMT器件这一方面取得了很大的突破,并对于它的性能参数(频率和功率特性)的载流子浓度、转移特性、输出特性等这几个方面有了深度的了解。其中就GaN基这一方面的知识就有很大的了解。GaN基HEMT器件工作的频段越高,输出的功率越大,器件的性能越好。也正是因为GaN的高性能参数,GaN也被誉为是目前第三代半导体材料的代表材料之一,相比于传统的硅材料,有着硅无法比拟的性能优势,从决定材料性能的禁带宽度、热导率、击穿电场等特性来看,比硅更优秀。比如,GaN功率器件同当前广泛应用的硅基相比,具有更高的临界电场强度,更低的开态电阻,更快的开关频率,可以实现更高的系统效率以及在高温下工作。很好的解决了当前硅材料的不足,改善了器件的散热、导通损耗、高温、高频等特性。因此,GaN被认为是继硅之后最重要的半导体材料之一。
虽然AlGaN/GaN HEMT器件有着良好的性能参数,但目前在将器件运用到实际的应用中仍然有这很大的困难。首先是成本问题非常严重,AlGaN/GaN HEMT器件虽然性能好,但在运用到实际商业领域中,降低制作成本成为了很大的阻扰。其次是器件的性能已经很好但仍然需要提高,可以从这几个方面入手,第一是提高衬底和外延材料的质量,减小体缺陷,研制新型材料结构。第二是引入更高质量钝化层,减小表面漏电。第三是提高凹栅和场板栅技术。第四是提高欧姆接触和肖特基接触性能。最后就是器件的集成问题和电路中的其他器件在高频大功率下与AlGaN/GaN HEMT器件的匹配性问题。
意义和价值:
AlGaN/GaN HEMT器件是性能优异的器件,在产业革命中扮演很重要的角色,对人类的社会生活有着极其重要的影响,GaN材料的禁带宽度大,热导率高,临界击穿电场高,饱和电子迁移率高,在应用上可以做到高击穿电压,耐高温,低导通损耗以及高输出功率,在电力电子、微波通信、光伏逆变、照明等领域具有其他材料无法比拟的优势,具有重大的战略意义,对现实工艺有着很大的发展未来。
参考文献:
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