氮化镓高电子迁移率晶体管高温特性建模研究开题报告

1. 研究目的与意义

本课题的现状及发展趋势：

随着人们对微电子技术的期望和要求也越来越高，对高温、高速、高压、大功率等指标有了更高的要求。gan材料弥补了前两代材料的缺点，且由于其更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更大的电子饱和速率、较大的电子迁移速率和更高的工作温度极限等优良的特性逐渐成为研究热点。与传统的mesfet 器件相比，gan hemts 具有高跨导、高饱和电流以及高截止频率的优良特性，且在高温下仍然能够保持很好的特性[1][2]。因此，gan hemt 器件必将在高温、大功率、高频、光电子、抗辐照等领域取得广泛的应用[1-3]。国内对于该器件的研究虽然较国外晚，但是也有很多成果。最早在1995 年西安电子科技大学张义门等人就对 hemt 器件进行小信号模型的建立。根据[4],姜守高等人在2010年对自主研制的 gan 基 hemt 器件进行了高温测试，研究了器件在高温环境下各种直流、交流特性的退化规律并给出了退化的物理机制。2021年，郑良川等人对 gan hemt小信号等效电路建模的参数进行直接提取,并通过matlab程序计算出模型的参数值[5]。

2. 研究内容和问题

基本内容：

查阅相关论文，了解课题的掌握有关gan的材料特性和gan hemt的工作原理和温度对器件中电子浓度及迁移率影响的物理机制计算，以及自热效应、陷阱效应对器件电学性能的影响；学习建模方法，学习寄生参数和本征参数的提取方法，研究器件的转移特性物理模型和输出特性物理模型。

学习matlab软件的基本技能，结合实验数据及文献，分析温度对电子浓度、迁移率的影响，建立不同温度下gan基hemt的电学特性物理模型并与数据拟合，完成毕业论文的撰写。

3. 设计方案和技术路线

研究方法：

4. 研究的条件和基础

熟悉gan hemt的基本工作原理、电流崩塌效应、自热效应，matlab程序编写和使用，建模方法，学习温度对器件中电子浓度及迁移率影响的物理机制