Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高的载流子浓度和高的迁移率,在高频和高功率等领域表现出了优异的性能。一方面,HEMT器件在实际的使用过程中可能会受到外部应力的作用,对其特性产生影响。研究应力对于HEMT器件影响的作用机理十分重要,另一方面,相关文献表明能带和二维电子气的浓度会随着压电效应极化电荷而改变,HEMT器件可以用来做压力传感器,因此拓展并且加深HEMT器件的应用非常重要。本文中,主要研究了不同方向的单轴平面应力对Al GaN/GaN HEMT器件性能的影响,首先评估了样品在未受应力下的残余应力的情况。然后利用四点法弯曲装置对样品施加相对于沟道方向从0°变为90°的应变,对比了不同方向的单轴应变对于样品的输出特性、C-V特性的实验结果。对瞬态特性和脉冲I-V特性进行了测量,研究样品内部陷阱状态,深入研究了不同方向的单轴应变对陷阱状态的影响。具体内容如下:(1)测量了应变的方向相对于沟道方向从0°变为90°时样品的输出特性的变化情况。输出电流随着拉伸应变的增加而减小,这是因为漏极电流会随着拉伸应变的增加而减小。(2)C–V曲线的测量结果表明,对于相同的应变水平,二维电子气(2DEG)浓度根据应变方向而单调降低至不同程度。将不同方向的应变转换为平行于沟道方向的等效应变,表明2DEG浓度的理论计算变化与实验测量结果一致。(3)计算了相应的电子迁移率,在拉伸应变下显示出下降的趋势。在单轴应变下,有效质量沿不同方向的变化是不同的,对GaN中电子有效质量的应变效应也可能取决于应变方向。另外,在拉伸应变下,GaN的导带向上倾斜,这导致2DEG浓度降低,并且2DEG向Al GaN/GaN异质结的界面移动。可以增强散射效果,例如界面粗糙度散射,导致电子的平均自由时间减少,电子迁移率降低。(4)利用瞬态电流法,可以确定,由于拉伸应变的作用,detrapping时间常数增加,这归因于陷阱能级远离导带移动。