邱 然，刘禹涵，李百奎

深圳大学物理与光电工程学院，光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，广东深圳 518060

宽禁带半导体氮化镓(GaN)开关型功率电子器件具有耐高温、导通电阻小、开关频率高及抗辐射等特性，是发展下一代低损耗、高功率密度、高可靠性及高效电源转换系统的核心器件[1-2]. GaN开关型功率电子器件为基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率场效应管(high electron mobility transistors, HEMTs)，其电子沟道由界面处的二维电子气(2-dimensional electron gas, 2DEG)提供. 2DEG的形成源于氮化物半导体的极化特性[3]. 高浓度、高迁移率的2DEG沟道，在实现低导通电阻的同时，也决定了AlGaN/GaN HEMTs为常开型，即在零栅压时，沟道处于导通状态. 为简化驱动并保证驱动失效时的安全，常关型器件在应用中具有更大优势. 目前，可通过多种不同沟道耗尽技术来制造常关型GaN器件，如氟离子注入[4]、势垒层再生长[5]、超薄势垒层[6]、栅区势垒层移除[7-8]及p-GaN 栅[9-11]技术等. 由于缺少理想的栅介质，尽管可以实现较大的栅压摆幅，基于前4种技术的金属绝缘体半导体(metal insulator semiconductor, MIS)或金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor, MOS)栅常关型GaN功率HEMTs的发展受到限制. p-GaN栅技术，即在AlGaN/GaN异质结上引入p-GaN层形成“金属/p-GaN/AlGaN/GaN”结构的栅极，可以有效耗尽沟道2DEG，是目前制造常关型GaN功率HEMTs的主流方案，为世界各主要电子器件制造商所采用.

p-GaN栅为金属/p-GaN/AlGaN/GaN形成的金属半导体(metal semiconductor, MS)肖特基结+直接带隙半导体双边异质PIN结. 在正向栅压下，p-GaN栅不可避免地发生电子和空穴的双向注入以及电致发光，给器件的可靠性和稳定性带来复杂影响. 如电子由……