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AlGaNGaNHEMT材料及微波功率器件研究
摘要：
AlGaN/GaN异质结场效应管（HEMT）已经成为微波功率放大器应用的首选器件，因为它显示出非常高的电子迁移率和较低的阻抗内部损耗，同时具有高频响应和高的输出功率。本文主要介绍了AlGaN/GaNHEMT材料和微波功率器件研究的进展，主要包括材料生长、物理性质特征和器件参数优化等方面。
1.简介
AlGaN/GaNHEMT器件是一种针对高功率、高频、高温工作环境设计的III-V族半导体器件。其主要优点是具有高分辨率、高增益、高温度操作能力和抗辐射特性。而且AlGaN/GaNHEMTs容易从微波辐射中生物毒性逃脱，使它已经被广泛应用于卫星、雷达和通信系统等领域。本文主要介绍了AlGaN/GaNHEMT材料及微波功率器件研究的最新进展。
2.AlGaN/GaNHEMT材料生长
2.1AlGaN/GaN材料生长技术
AlGaN/GaN异质结生长主要有金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）和气相排放外延（HVPE）等技术。其中，MOCVD技术是目前最常用的生长技术，可以制作出高质量的材料。在MOCVD生长过程中，氮化铝（AlN）和氮化镓（GaN）通过反应蒸发在蓝宝石或碳化硅（SiC）衬底上，然后通过减少压力增加三气体（NH3、TMG和TMI）的阶段进行获得目标化学化合物.
2.2AlGaN/GaN材料性质特征
AlGaN/GaN异质结材料具有超高的电子迁移率，内在的高电子饱和迁移速度和低的串扰和转移特性。这些性质使它们非常适合制备高功率的微波放大器。同时，AlGaN/GaN异质结也具有高的空间电荷分离、高的界面阻抗和低的噪声系数等优点，这使AlGaN/GaN器件在微波功率放大器应用中具有重要意义。
3.AlGaN/GaN微波功率器件研究
AlGaN/GaN微波功率器件的研究主要集中在器件结构、工艺、参数优化和封装等方面。
3.1AlGaN/GaN器件结构
AlGaN/GaN异质结器件主要包括自由悬空器件（undepletedHEMTs）和表面电子沟道器件（depletedHEMTs）。无极器件的结构非常简单，但是它们的噪声系数较高，电流漏电流等其它性能一般。表面电子沟道器件的结构比较复杂，但有较低的噪声系数和更好的线性性能及功率特性。
3.2AlGaN/GaN器件工艺
AlGaN/GaN异质结器件工艺包括阈值电压控制和电阻控制两种方法。阈值电压控制是通过载流子掺杂，形成电子沟道后控制阈值电压的高度，使电子沟道有一定的深度，从而控制电流。电阻控制是通过调节材料中的电子浓度来控制器件电阻，电阻控制方法不需要对异质结生长条件进行改变.
3.3AlGaN/GaN器件参数优化
AlGaN/GaN微波功率器件的设计和参数优化是制造高性能器件的关键步骤。在这一方面，最主要的指标有电流密度、功率、增益、噪声系数等，而这些指标与器件结构、针对不同工作频率的分布电容和分布电阻相关。因此，优化器件结构是高性能AlGaN/GaN微波功率器件方面重要的研究对象。
4.结论
总之，AlGaN/GaN异质结场效应管（HEMT）是目前微波功率放大器应用的首选器件，并且在新型半导体器件领域领先。本文主要介绍了AlGaN/GaNHEMT材料及微波功率器件研究的进展，包括材料生长、物理性质特征和器件参数优化等方面。在未来的发展中，应集中在材料组成增加磷化铟和实现规模化的制造过程进行改良来提升性能并发掘新的应用。