AlGaN/4H-SiC異質結界面存在大的自發和壓電極化效應，從而使界面出現較多數量的極化電荷，這導致器件電學性能的改變。利用熱場發射-擴散模型，基于數值模擬方法研究了異質結界面極化效應產生的極化電荷對AlGaN/4H-SiC HBT器件直流性能和高頻性能的影響。得到了AlGaN/4H-SiC異質結界面極化效應引誘的正極性極化界面電荷削弱了異質結的內建電場，加速了載流子的擴散運動，因而能促進載流子的輸運，從而使器件的直流特性和高頻特性得到改善。

　　由于具有禁帶寬、擊穿場強高、飽和電子漂移速率高、化學性能穩定、抗輻射和強的極化效應等特性，以GaN和SiC為代表的第三代寬禁帶半導體微波器件在高溫、高頻、高功率領域中被廣泛看好，在航空航天、核能開發、衛星通信等領域有廣闊的應用前景。不同于高電子遷移率晶體管(HEMT)，異質結雙極型晶體管(HBT)作為一種縱向結構的微波器件，具有更高的載流子調制和處理能力、較低的導通電阻、更好的線性度、更大的電流密度、低的相位噪聲和更好的閾值電壓穩定性，因此以寬禁帶半導體材料為代表的AlGaN/GaN HBT和AlGaN/SiC HBT也越來越受到關注。但對于GaN基HBT，由于基區GaN常采用的p型摻雜劑為Mg，而Mg是深能級受主，在室溫下不完全電離，因而為了保證一定的載流子空穴濃度需要求很高的摻雜濃度，而對于GaN的p型高摻雜工藝難度很大，因此目前實驗制備得到的AlGaN/GaNHBT性能并不理想。相比之下，人們越來越看好AlGaN/SiC HBT，這是因為：SiC是一種導熱系數比一般金屬還好的寬禁帶半導體材料，因此SiC非常適合用作于高溫大功率HBT器件的集電區和襯底;SiC是間接帶隙的半導體，具有比直接帶隙GaN半導體材料有更長的少數流子壽命，因此可以得到更好的增益;SiC的p型摻雜濃度可很高，是HBT基區重摻雜和良好的歐姆接觸所需要的。而且需提及的是SiC無論是作為半絕緣襯底還是外延層，國外目前都已走向商業化。

　　然而對AlGaN/SiCHBT器件的界面特性和載流子輸運機理的認識還不夠充分，特別是器件的制作工藝還處于前期探索，因此對AlGaN/SiCHBT器件的研究還處于初級階段。研究表明，AlGaN/SiC異質結界面存在很強的自發極化和壓電極化效應，在界面處將存在足夠數量的極化電荷，有實驗測試表明，當極化效應產生的極化電荷表現為正電荷空穴氣能促進寬禁帶HBT基區側邊電流的傳輸，同時可被用來改善基區臺面歐姆接觸電阻。

　　本文基于突變HBT的熱場發射-擴散模型，對異質結界面極化效應對AlGaN/4H-SiC HBT器件的直流和高頻性能的影響做了仿真分析，以為器件的工藝制造提供理論參考。

1、物理模型

　　對于突變AlGaN/4H-SiC HBT的計算，采用熱場發射-擴散(Thermionic-Field-Diffusion)模型，即在體區域內求解漂移-擴散模型所構成的基本方程，而在突變界面處考慮熱場發射的邊界條件。

　　在體區域內漂移-擴散模型所構成的基本方程為Possion方程和電子及空穴連續性方程：

3、結束語

　　寬禁帶半導體AlGaN/SiC異質結材料系有獨特的優點，相應的HBT器件擁有在高溫、高壓和抗輻射等極端環境下高頻大功率工作的優越性，但由于Al-GaN/SiC異質結界面能帶結構特性還處在研究之中，相應的HBT工藝制備的困難，目前對AlGaN/SiC HBT研究還處于初級階段，實驗測試數據遠不夠完善，論文理論上研究了極化效應對AlGaN/4H-SiC HBT器件的影響，得到的結論為器件的工藝制備提供理論參考。