1. 研究目的与意义
1.1研究背景
随着当今科学技术的快速发展和不断的创新，现代社会对功率半导体器件的需求急剧增加。我们日常生活中的民用通讯应用、国防科技的军工领域的应用以及人类赖以探索外太空的航天领域的应用都对微波电子器件的性能以及对各种极端工作环境的适应能力提出了越来越高的要求。第三代半导体材料也被称为宽禁带半导体材料，其代表性材料氮化镓（GaN）就具有一系列优良的特性，较宽的禁带宽度，在室温下可达3.45eV，并且其击穿场强高达3.3MV/cm。GaN材料具有良好的电特性、热特性以及耐辐射性。因此以GaN为代表的第三代半导体材料逐渐兴起，人们期望能依靠其开发出更适合各种恶劣条件的功率半导体器件。基于GaN材料大禁带宽度,高热导率和高饱和迁移率速度等优点构成的GaN HEMT器件证实在微波大功率领域有极大的应用前景。
高电子迁移率晶体管（High-Electron Mobility Transistor）是属于场效应晶体管器件的一种。它最初是从GaAs MESFET 发展而来，并在1980年出现了第一支HEMT晶体管的报导。常用的结构在半绝缘GaAs衬底上生长一层超晶格缓冲层来阻止衬底的缺陷进入沟道层，然后生长一层未掺杂的GaAs作为沟道，再生长一层n-type AlGaAs，形成异质结，然后在其上分别制作肖特基结和欧姆接触，引出源、栅、漏三个电极。常规的GaN HEMT器件均为耗尽型,在射频及微波芯片设计时,其负栅压的电源设计增加了设计成本,同时在数字电路应用中,能够与耗尽型GaN HEMT器件相耦合的增强型器件越来越受人们关注,增强型GaN HEMT近来已成为研究的热点,而且用其制备的高电子迁移率晶体管的功率密度很高，极大满足了雷达和卫星通信等多方面用途上的特殊需求，因此近些年来发展非常迅速。
2. 研究内容和预期目标
2.1研究内容
（1）了解GaN HEMT半导体器件的性能特性及其设计方法
通过阅读相应文献，充分了解GaN半导体器件的研究背景、应用前景、发展方向、材料特性等知识，学习了解GaN HEMT的设计方法，通过不断对比和仿真，选择最合适的方法实现GaN HEMT的增强型，最后设计出一款有实际应用价值的基于硅基氮化镓材料，性能良好、可靠性高的氮化镓基高电子迁移率晶体管，要求要表现出高场可靠性和和高温可靠性。
3. 研究的方法与步骤
3.1研究方法
(1）查阅相关资料和文献，了解国内外GaN HEMT器件的发展现状，从中整理和总结出实现增强型GaN HEMT器件的研究结果和设计方法，为本课题的设计做好准备。
(2）仿真设计，通过学习Silvaco TCAD仿真软件，熟练掌握仿真软件，在GaN HEMT器件势垒层之上加入P型掺杂，进行仿真，得出结论。
4. 参考文献
[1] Khushwant Sehra.A Π-shaped p-GaN HEMT for reliable enhancement mode operation[J].Microelectronics Reliability,2022,(133):1-14.
[2] Di Niu.The Influence of the Different Repair Methods on the Electrical Properties of the Normally off p-GaN HEMT[J].Micromachines,2021,12(2):131-131.
[3] Haiyong WANG.Unidirectional p-GaN gate HEMT with composite source-drain field plates[J].Information Sciences,2022,65(2):1-2.
5. 计划与进度安排
(1）2023.2.25-2023.3.15 进行文献调研，于图书馆查阅资料，完成开题报告，完成课题相关外文资料的翻译；
(2）2023.3.16-2023.4.15 选择方法设计器件，利用仿真软件设计增强型GaN HEMT器件；
(3）2023.4.16-2023.4.30 总结并整理仿真结果和器件的电学特性，对设计进行优化改进，形成结论；
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