Pd/Pt修饰的AlGaN/GaN HEMT器件氢传感特性研究

杨 勇 强，张 贺 秋，薛 东 阳，梁 红 伟，夏 晓 川，徐 瑞 良，梁 永 凤，韩 永 坤，陈 帅 昊

(大连理工大学 微电子学院,辽宁 大连 116620)

0 引 言

经济增长依赖于化石能源，但化石能源也给环境带来了关注和挑战．为减少化石能源在能源消费中的比例，人们正在努力寻找替代能源．从环境因素和能源含量两方面来看，氢可能会成为重要的可持续燃料来源[1-3]．同时，氢被广泛应用于燃料电池、宇宙飞船、汽车工业等[4]．而氢是一种可燃气体，无色、无味，在实际生产和运输过程中容易泄漏，当氢体积分数在4.65%～93.6%时极具爆炸性，安全隐患很高[5-6]．因此，对氢的检测具有迫切的需求和研究价值．目前，活性催化金属Pd因其对氢的高亲和力而被广泛用作基于电子器件的氢传感器的传感材料[7]．同时，在较低的氢分压下，Pd的相向氢化物相转变，这种转变导致Pd的结构发生不可逆转的变化[8]．为了克服上述缺点，通过引入第二种金属来制造Pd基合金，如Pd-Mg[9]、Pd-Ag[10]和Pd-Ni[11]等．

与传统的电阻型氢传感器相比，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有明显的优势，包括宽能带隙、高迁移率二维电子气体(2DEG)、高集成度和恶劣环境下的化学物理稳定性．此外，AlGaN/GaN HEMT在AlGaN/GaN异质结的界面附近有高密度的2DEG，对表面任何微小变化都很敏感[12]．因此近年来，AlGaN/GaN HEMT在氢传感器领域受到了越来越多的关注[13-16]．AlGaN/GaN HEMT氢传感器的工作原理是基于栅控效应[17]，表面电位的变化是由于氢吸附引起的，使得原子氢在金属-氮化界面上形成偶极子层[18]．这种电势的变化将改变HEMT的电导，导……