图1 （a）VG=0和（b）VG=Vbi时的栅极区域能带图
如图1所示的VG=0和VG=Vbi时的栅极区域能带图，AlGaN/GaN异质结HEMT结构二极管零偏时的内建电势比肖特基势垒高度要高，这是因为在AlGaN/GaN界面处极大的极化电荷所感生的2DEG将费米能级拉高到GaN导带底之上。半导体侧的电子能级的最低级也不在GaN的导带底，而是量子化的子带的基态能级E0。所以零偏的内建势的值为基态能级E0到肖特基接触处的导带底能级。随着栅极电势的升高，半导体侧的费米能级也不断被拉高，当E0的能带高度等于肖特基接触处的导带底能级时，此时的金属费米势和半导体费米势之差就是外加偏压，如图1（b）所示，这个偏压的值即是Vbi。将Vbi减去费米能级到E0的差值，就可以得到肖特基势垒高度。
但是我们从能带图上来看，费米能级与E0的差值在各个偏置下是不同的。由于2DEG不同浓度在AlGaN/GaN界面处的静电荷也不同，所以WKB近似计算的三角势阱深度也不同，基态能级E0也随之变化。在AlGaN/GaN异质结结构中，因为E1≈3E0，也就是说在E1能级上的电子浓度几乎为零，忽略在计算2DEG浓度的E1项，因而有
图2 常规HEMT结构二极管和F处理HEMT结构二极管电容对比
将提取的内建势减去EF-E0的差值，即得到了常规HEMT结构二极管管，和F处理HEMT结构二极管的肖特基势垒高度。常规HEMT结构二极管的势垒高度为1.29eV，F注入HEMT结构二极管势垒高度为1.90eV，在进行F等离子体注入后，肖特基势垒高度比为注入升高了0.61eV。但是这在使用热电子发射理论提取的势垒高度上却无法看到，F注入HEMT结构二极管的正向导电在F处理造成的损伤和F离子的作用下已经完全偏离了TE发射规律，因此尽管理论计算和仿真显示，在注入5.00×1018cm-3量级的F离子后，肖特基等效势垒高度应该增加约0.45eV。但是在本文所进行的实验，还有很多其他小组进行的实验都无法通过I-V的方法测量观察到这个现象，导电机制的变化使得不能继续用TE发射模型提取势垒高度，而用测量内建势的方法可以发现，在本文制备的F处理HEMT结构二极管中，经F等离子体处理后，能有效的提高肖特基势垒高度约0.61eV。常规HEMT结构二极管通过内建势的测量，提取的势垒高度为1.29eV，与热电子发射模型提取的势垒高度约1.05eV较为接近，也证明了常规HEMT结构二极管在0.70V至内建电势之间的导电机制是热电子发射机制。