与其他GaN基单异质结材料相比,传统的单异质结材料AlxGa1-xN/GaN拥有相对较强的自发极化和压电极化,使得异质结界面存在高密度和高迁移率的二维电子气。因此,单异质结材料AlxGa1-xN/GaN可以广泛应用于高频、大功率半导体器件领域。为了进一步提高AlxGa1-xN/GaN HEMT的器件性能,本文研究In GaN作为Al GaN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化,考虑了Al GaN与In GaN势垒层的自发极化与压电极化对AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN双异质结高电子迁移率晶体管中极化电荷面密度和二维电子气浓度的影响,分析了不同In组分下,In GaN势垒层厚度与界面粗糙度散射、随机偶极散射、合金无序散射和极性光学声子散射之间的关系。本文从制备双异质结AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN使用的方法入手介绍了双异质结AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN的性质和结构以及界面极化电荷密度和压电极化的计算方法。与此同时,绘制了AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN结构的三维导带示意图,使得整个电子输运过程表现更为直观;接着给出不同电子散射类型的一般计算过程,包括界面粗糙度散射、随机偶极散射、合金无序散射和极性光学声子散射;最后通过不同散射类型下载流子迁移率的计算结果来研究In GaN插入层厚度以及In组分含量对载流子散射的迁移率的共同影响。实验结果表明:界面粗糙度散射和随机偶极散射对双异质结AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN的电子传输性能有重要影响,极性光学声子散射对其影响次之,合金无序散射对其影响最弱;计算结果表明:二维电子气浓度、合金无序散射、界面粗糙度散射、随机偶极散射和极性光学声子散射的强弱由In GaN势垒层厚度和In组分含量共同决定。与传统的单异质结材料AlxGa1-xN/GaN相比,双异质结AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN的二维电子气密度显著提高,且载流子密度和量子约束对In GaN沟道层的应变都非常敏感。因此,插入In GaN势垒层后的双异质结具有优异的电子输运特性,在场效应晶体管中具有广阔的应用前景。图13幅,表1个,参考文献52篇。