本发明专利技术公开了一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，包括：制备大尺寸圆形肖特基二极管，并测量其电容-电压特性曲线；建立二维电子气面密度ns与费米能级EF的关系图；确定二维电子气面密度ns与费米能级EF之间的经验关系式，并从该关系式中获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子。利用本发明专利技术，能够获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子，进而解决了目前缺乏定量的表征二维势阱限制沟道电子能力的实验方法的问题，为验证异质结结构设计的效果提供了评估的实验手段。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高电子迁移率晶体管
，尤其涉及一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法。
技术介绍
通过能带设计构造的异质结结构可满足高电子迁移率器件的要求，设计者尤其关注异质结界面的二维势阱对沟道电子的限制能力，该能力或被称二维电子气局域化程度，此能力与抑制器件的短沟道效应密切相关。针对高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度，目前缺乏定量的表征二维势阱限制沟道电子能力的实验方法。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，以获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子，进而解决目前缺乏定量的表征二维势阱限制沟道电子能力的实验方法的问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，以获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子，该方法包括如下步骤步骤a :制备大尺寸圆形肖特基二极管，并测量其电容-电压特性曲线；步骤b :建立二维电子气面密度ns与费米能级Ef的关系图；步骤c :确定二维电子气面密度ns与费米能级Ef之间的经验关系式，并从该关系式中获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子。上述方案中，步骤a中所述大尺寸圆形肖特基二极管，其直径需大于其两电极的间距。所述大尺寸圆形肖特基二极管的直径为ΙΟΟμπι。上述方案中，步骤a中所述测量其电容-电压特性曲线，测量频率为1MHz，交流信号叠加幅度为O. 05V,栅电压扫描范围涵盖器件截止到开启。所述栅电压Vg e 。上述方案中，所述步骤b包括步骤bl :推导单位面积肖特基电容Cs与有效沟道宽度Λ d的关系式Cs Λ d，确定费米能级Ef与有效沟道宽度Λ d的关系式Ef Λ d ;步骤b2 :利用已测电容-电压特性曲线计算二维电子气面密度ns与单位面积肖特基电容Cs的映射关系ns Cs;步骤b3 :利用步骤bl中的Cs Ad求得映射关系ns Ad,利用步骤bl中的Ef Λ d进一步求得Ef ns的映射关系，并制作关系图。上述方案中，所述步骤bl包括未故意掺杂的GaN HEMT单位面积肖特基电容Cs，则可表达为权利要求1.一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，包括 步骤a :制备大尺寸圆形肖特基二极管，并测量其电容-电压特性曲线； 步骤b :建立二维电子气面密度ns与费米能级Ef的关系图； 步骤c :确定二维电子气面密度ns与费米能级Ef之间的经验关系式，并从该关系式中获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子。2.根据权利要求I所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，步骤a中所述大尺寸圆形肖特基二极管，其直径需大于其两电极的间距。3.根据权利要求2所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述大尺寸圆形肖特基二极管的直径为100 μ m。4.根据权利要求I所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，步骤a中所述测量其电容-电压特性曲线，测量频率为1MHz，交流信号叠加幅度为O. 05V,栅电压扫描范围涵盖器件截止到开启。5.根据权利要求4所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述栅电压Vg e 。6.根据权利要求I所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤b包括 步骤bl :推导单位面积肖特基电容Cs与有效沟道宽度Ad的关系式Cs Ad，确定费米能级Ef与有效沟道宽度Λ d的关系式Ef Λ d ; 步骤b2 :利用已测电容-电压特性曲线计算二维电子气面密度ns与单位面积肖特基电容Cs的映射关系ns Cs ; 步骤b3 :利用步骤bl中的Cs Ad求得映射关系ns Δ d,利用步骤bl中的Ef Δ d进一步求得Ef ns的映射关系，并制作关系图。7.根据权利要求6所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤bl包括 未故意掺杂的GaN HEMT单位面积肖特基电容Cs，则可表达为 Q = CbamerH- = Cbiltmr(I -夺夺)=Chumci (I -\)公式 Ui ^Cfofns cu κqans 其中，ns为二维电子气(2DEG)面密度，Cbaniw= ε bmiw/dba iOT为势垒层的单位面积电容，Carrier为势垒层厚度，ε barrier为势垒层介电常数，Ef为材料内电子费米能级； 求解公式I可以得到 Cs = Shom——付 O 其中， Μ =公式 3q dns Ad为有效沟道宽度,表示2DEG距离异质结界面的有效位置。8.根据权利要求6所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤b2包括已测电容-电压特性曲线可归一化为Cs Vg关系图，利用公式9.根据权利要求6所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤b3包括 将公式10.根据权利要求I所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤C包括 步骤Cl :将Ef ns关系曲线分为三段，分界点为ns(l、nsth，其中ns(l为Ef = O时对应的二维电子气面密度，nsth为栅电压为夹断电压时对应的二维电子气面密度； 步骤c2 :利用关系式Ef OcnJ分别拟合上述三段曲线，并提取表征二维电子气局域化程度的因子α ；α越小，二维电子气的局域化程度越高。11.根据权利要求10所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，步骤Cl中所述分界12.根据权利要求10所述的获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，所述步骤c2包括 对所述三段曲线进行研究发现，当栅电压小于夹断电压Vth时，Ef与ns成线性关系；当栅电压大于Vetl时，此处定义Ef = O时的栅电压为^，匕与ns的关系基本成定指数关系；当栅电压介于Vth和\0之间时，Ef随ns的变化没有明显规律，但仍采用Ef C ns°的表达式拟合，其中α为113的函数.由此获得Ef ns拟合的公式如下全文摘要本专利技术公开了一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，包括制备大尺寸圆形肖特基二极管，并测量其电容-电压特性曲线；建立二维电子气面密度ns与费米能级EF的关系图；确定二维电子气面密度ns与费米能级EF之间的经验关系式，并从该关系式中获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子。利用本专利技术，能够获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子，进而解决了目前缺乏定量的表征二维势阱限制沟道电子能力的实验方法的问题，为验证异质结结构设计的效果提供了评估的实验手段。文档编号H01L21/335GK102945805SQ20121048045公开日2013年2月27日 申请日期2012年11本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子的方法，其特征在于，包括：步骤a：制备大尺寸圆形肖特基二极管，并测量其电容?电压特性曲线；步骤b：建立二维电子气面密度ns与费米能级EF的关系图；步骤c：确定二维电子气面密度ns与费米能级EF之间的经验关系式，并从该关系式中获取高电子迁移率晶体管二维电子气局域化程度的表征因子。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫华，庞磊，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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