GaN作為第三代半導體的重要成員之一,由于其優(yōu)越的材料特性,已經成為當下世界半導體材料與器件研究的焦點。等離子體處理技術是一種常用的半導體工藝技術,通過調節(jié)不同氣體配比及功率條件可對半導體進行刻蝕、鈍化、調制載流子濃度等作用。在Al GaN/GaN異質結HEMT器件中,通過F等離子體處理技術可調制溝道中2DEG濃度,已實現增強型HEMT器件應用。通過等離子體處理開發(fā)器件的新應用已經成為重要的研究方向。等離激元是載流子間相互庫倫作用形成的集體振蕩,也稱為等離子體波。室溫下Al GaN/GaN異質結中二維電子氣的濃度為1×1013/cm2,其等離激元的振蕩頻率處在太赫茲波段。本文探索了一種基于F等離子體處理的Al GaN/GaN二維電子氣等離激元太赫茲輻射源器件。本文的主要工作包括設計了一種大面積光柵耦合的,具有2DEG周期性濃度差的等離激元太赫輻射源器件。通過SF6等離子體處理技術,調制了溝道中無柵區(qū)域的2DEG濃度,構建了一個柵下與無柵區(qū)域下形成2DEG濃度差的周期性結構。對器件在11K低溫下進行輻射功率及光譜測試,測試得到太赫茲輻射功率為20p W,輻射光譜中最強峰位于0.65THz。...

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 課題研究的背景與意義
    1.2 2DEG中等離子體波的輻射機理
    1.3 等離子體處理技術及應用
    1.4 本文的主要工作及意義
第二章 F等離子體處理的Al GaN/GaN異質結輻射源器件
    2.1 寬禁帶半導體GaN
        2.1.1 半導體材料的發(fā)展
        2.1.2 第三代半導體GaN及其優(yōu)勢
    2.2 AlGaN/GaN異質結2DEG形成機理
    2.3 基于Al GaN/GaN異質結的太赫茲輻射源器件
        2.3.1 周期濃度差邊界條件的構建
        2.3.2 輻射源器件版圖的設計
    2.4 本章小節(jié)
第三章 太赫茲輻射源器件的制備與測試
    3.1 Al GaN/GaN異質結外延片結構
    3.2 新型太赫茲輻射源器件的制備工藝
        3.2.1 外延片清洗
        3.2.2 光刻套刻標記的制備
        3.2.3 有源區(qū)隔離
        3.2.4 源漏電極的制備
        3.2.5 柵電極的制備
        3.2.6 F等離子體調制二維電子氣
    3.3 室溫下輻射源器件的電學測試
        3.3.1 歐姆退火后的電學測試
        3.3.2 常溫下器件電學特性測試
        3.3.3 F等離子調制后器件測試
    3.4 本章小節(jié)
第四章 太赫茲輻射源低溫光電測試
    4.1 低溫太赫茲光電測試裝置
        4.1.1 器件測試真空低溫腔
        4.1.2 太赫茲傅里葉光譜儀
        4.1.3 基于自混頻效應的太赫茲探測器
    4.2 太赫茲輻射源功率測試
        4.2.1 測試環(huán)境搭建
        4.2.2 低溫下輻射源電學測試
        4.2.3 太赫茲輻射功率測試
    4.3 太赫茲輻射源光譜測試
        4.3.1 太赫茲傅里葉光譜儀的校準
        4.3.2 輻射源器件低溫光譜測試
    4.4 太赫茲透射光譜測試
        4.4.1 透射器件低溫下電學特性測試
        4.4.2 器件透射光譜測試
    4.5 本章小結
第五章 Al GaN/GaN異質結SF₆等離子體處理氣敏機理研究
    5.1 Al GaN/GaN異質結SF₆等離子體處理不穩(wěn)定現象
    5.2 空氣中常見氣體組分對器件阻值的影響
    5.3 不同有機揮發(fā)氣體對器件阻值的影響
    5.4 SF₆等離子體處理后器件對氣體敏感機理分析
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果



本文編號：4056539