摘要：从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了大栅压摆动下的沟道电子状态,发现高栅压下电子波函数向势垒层的渗透和激发子带向势垒层的转移是导致跨导下降、线性变差的主要原因。分别研究了势垒层和沟道结构对波函数渗透和电子态转移的影响。通过势垒层和沟道结构的综合设计获得了在大栅压摆动下保持高跨导和线性的优化结构。提出了剪裁二维能带结构的新工艺方案。

摘要：本文从单带双谷模型出发计算了GaAs/AlAs异质结量子阱中的隧道电流同外加电压之间的关系。研究了隧道电流同量子阱结构和电场间的关系以及隧道过程中的状态转换效应。在此基础上提出了利用异质结中的状态转换特性来制作X谷电子发生器的可能性。讨论了这种发生器在器件设计中的应用以及异质结限累管的初步设计。

摘要：通过自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程发现栅-漏间隙中的强场峰两侧的异质结能带产生巨大畸变,使部分二维电子气不能通过强场峰而形成局域电子气。从电子气补偿效应出发研究了外沟道夹断前后的沟道电阻变化。研究了从外沟道渗透到内沟道的电场梯度和缓冲层沟道阱,发现了新的电场梯度引起的能带下弯(Electric field gradient induced band bowing,EFGIBB)效应。从漏电压引起的电势下降(Drain-induced barrier lowering,DIBL)和EFGIBB两效应出发建立起新的穿通阱模型,由此解释了实验中观察到的各类阈值电压负移、亚阈值电流和穿通等沟道夹断以后的行为,发现了由强负栅压引起的新穿通现象。最后讨论了新穿通行为对器件性能的影响,探索优化设计器件结构,改善器件性能的新途径。

摘要：从AlGaN/GaN沟道阱电子状态出发,深入研究了GaNHFET研究中的钝化和场板电极。提出了用低、高Al组分比势垒制成复合势垒,来抬高势垒和增大势垒宽度,强化沟道阱的量子限制。强调了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的重要作用。依据内沟道、外沟道和欧姆接触对势垒的不同要求设计出二维异质结构。通过特殊的异质结构设计和后工艺剪裁制成了满足肖特基势垒和欧姆接触的两种不同的异质结构。把优质Si3N4钝化膜同复合势垒结合起来塑造出满足外沟道要求的异质结构,从而实现了HFET二维异质结构的优化设计。证实了这种新沟道阱中的电子在三种不同栅压下的强二维特性,强调了背场板和背势垒在器件研究中的重要作用。

摘要：Ⅲ族氮化物半导体具有宽禁带和直接带隙 ,导带能谷间距大 ,强场输运特性好。Al Ga N/Ga N异质结产生高密度的二维电子气 ,屏蔽了杂质和缺陷的散射 ,改善了低场输运性能。它弥补了宽禁带半导体输运性能差的缺点 ,已研制成大功率的 HFET。利用强场下的速度过冲有望消除阴极端的速度凹坑 ,显著改进器件性能。电子气的强二维性使输运特征依赖于器件结构和工作状态 ,器件设计变为一个剪裁电子状态和输运特性的复杂工程。文中综述了 族氮化物及其二维电子气的输运特性 ,讨论了从输运特性出发 ,优化 HFET性能的问题。

摘要：研究了GaNHFET中沟道热电子隧穿到表面态及表面态电子跃迁到表面导带两种跃迁过程及其激活能.从沟道热电子隧穿过程出发,提出了新的电流崩塌微观模型.用该微观模型解释了光离化谱、DLTS、瞬态电流及电流崩塌等各类实验现象.研究了各种异质结构的不同电流崩塌特性,在此基础上讨论了无电流崩塌器件的优化设计.

摘要：提出一种p型半导体量子阱中二维空穴气的有效计算方法。它使用半轴向近似把Luttinger哈密顿简约成3*3矩阵,而仍保留价带的扭曲性和重空穴、轻空穴和自旋-轨道耦合带间的能带混合。使用这种方法和简化的有限差分算出了p型半导体量子阱的价带结构和二维空穴气。研究了量子阱中的价带混合、能带扭曲和阱间空穴气的耦合。该方法计算量少,计算结果满足价带特性,适用于p型异质结器件的优化设计。

摘要：本文使用单带双谷理论研究了GaAs/AlGaAs异质结构中的谷间电子转移效应。计入每一异质结界面上的能带交错,谷间耦合和电场的贡献,导出了计算异质结构隧穿概率和隧道电流的公式。以GaAs/AlGaAs异质结构为例,算出不同结构、不同合金组分比及不同电压下的隧穿概率和隧道电流。讨论了异质结界面、势阱和势垒材料的能带结构以及外加电压对谷间电子转移效应的影响。算得的隧道电流同实验结果相符合,证实了这一理论在研究多能谷系统中的适用性。在此基础上进一步分析了这一谷间电子转移效应与熟知的Gunn效应间的区别,并讨论了它在半导体器件设计中的应用。

摘要：运用MonteCarlo理论模拟、二极管除穿伏安特性、器件振荡性能和射频输入信号激励下的放大功能研究了异质谷间转移电子器件中能带混合量子阱的触发功能。理论和实验研究发现，当能带混合量子讲中没有产生足够的异质谷间转移电子效应时，即使有源层中加有足够的电场仍然不能产生振荡。异质谷间转移电子效应成为器件进行射频工作的必要条件。在适当设计的器件中，运用输入射频信号也能激励异质谷间转移电子效应而触发输出放大信号。应用这一原理研制成8mm波段工作的稳态放大器，解决了二极管稳态放大器中的自激振荡问题。最后讨论了利用能带混合量子讲的触发功能来制作新的三端器件和各类功能器件的可能性。

摘要：引入新的解析函数来描绘GaN HFET沟道中的电势、电场强度和电场梯度。自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程计算了沟道强场峰中的场效应管能带。研究了不同栅、漏电压下的场效应管能带,计算出强场峰中的局域电子气势垒。详细计算了强场峰中的电场峰、能带谷、能带峰和局域电子气势垒随栅、漏电压的变化曲线。研究了高漏压下场效应管射频工作性能的退化和沟道开关时电场梯度与沟道电子状态间的相互作用。由此证明漏压决定了沟道中的电场梯度,栅压控制了沟道电子的状态,两者之间的相互作用描绘出一幅复杂的场效应管能带图像。通过EL谱和可靠性测试中的退化率直接观察强场峰内的局域电子气。最后讨论了这一场效应管能带理论在优化设计器件结构中的重要作用。