1. 研究目的与意义
1.1研究背景
自二十世纪中期以来，si半导体材料在电力电子器件中有着重要地位。然而，随着人们对更大电流、更大电压和更高功率密度功能的持续追求，再加上对降低全球能耗、提高能源转换效率的不断追求,si基器件的局限性逐渐显露出来[1]。接着，第二代（gaas、inp）以及第三代半导体（sic、gan）随之被研发出来[2]，其中，gan材料就是第三代半导体中的典型材料。
以gan等为代表的宽禁带半导体，具有宽禁带、高击穿场强、高电子饱和速度、性质稳定等显著特点，且有着极强的自发极化和压电极化效应[3]。这使得 gan 成为实现高性能固态功率器件的理想材料。在微波功率器件领域，由于gan 材料algan/gan等异质结界面存在高密度的二维电子气[4]，良好的限域性使二维电子气具有非常高的单向迁移率，这些优点使gan器件比sic器件在该领域有更广阔的前景[5]。
2. 研究内容和预期目标
2.1主要研究内容：
本课题主要研究gan hemt器件阈值电压调控设计的方式，在过往的文献中找到以下几种方式，例如刻蚀形成凹槽栅[15]、f基离子注入[16]、栅槽结合mis结构[17]、p-gan技术[18]、薄势垒层[19]等方法，通过对这几种方式的学习和比较，本课题拟采用氟离子注入的方法实现器件阈值电压调控设计，主要研究氟离子注入对gan hemt器件阈值调控的基本原理以及实现方式。其次，研究通过氟离子注入调控器件阈值电压对器件电学特性的影响，包括器件的开态特性和关态特性等。最后，研究不同注入剂量对器件阈值电压的影响，为实现阈值可控、安全可靠的gan hemt器件奠定基础。
3. 研究的方法与步骤
3.1本课题拟采用的研究方法
通过对过往文献的调研，找到了实现阈值电压调控的几种方法。
(1)凹栅槽技术：通过刻蚀技术减薄栅下区域的势垒层厚度，从而降低栅下2deg 浓度，最终使得阈值电压大于0，但是减薄势垒层减少的同时增加了工艺的风险，而且阈值电压仍然比较小。
4. 参考文献
[1]杨燕,王文博,郝跃.algan/gan异质结构的欧姆接触[j].半导体学报,2006,27(10):1823-1827. doi:10.3969/j.issn.1674-4926.2006.10.025.
[2]刘程嗣.algan/gan hemt器件新结构与特性研究[d].四川:电子科技大学,2018.[3] 周玉刚,沈波,俞慧强等.电容-电压法研究alxga1-xn/gan异质结压电极化效应[j].发光学报,2001,22(z1):61-66. doi:10.3321/j.issn:1000-7032.2001.z1.015.
[4] 薛丽君,刘明,王燕, 等.algan/gan异质结极化行为与二维电子气[j].半导体技术,2004,29(7):63-65,56. doi:10.3969/j.issn.1003-353x.2004.07.017.
5. 计划与进度安排
1）2022.1.10-2022.3.01文献调研，图书馆查阅资料，完成开题报告，完成外文资料的翻译；
（2）2022.3.01-2022.4.15实验系统研究hemt器件的电学性能，测试相关电学参数；
（3）2022.4.16-2022.4.30总结并整理实验数据，进行优化实验；
