测试时栅极电压Vgs=0V,分别测试Lgd为5µm和10µm的两个器件，定义关态下器件漏极电流达到1µA/mm时的Vds值为器件击穿电压值。器件关态击穿电压测试结果如图1所示。
图1 不同Lgd器件的击穿电压测试
从图中可以看出，Lgd=5µm的MIS-HFET器件击穿电压为480V，Lgd=10µm的器件击穿电压为860V。器件的击穿是发生在GaN缓冲层。
图2 Lgd=10µm增强型MIS-HFET器件输出特性曲线与导通电阻
Lgd=10µm的增强型MIS-HFET器件输出特性及导通电阻如图2所示，导通电阻为7.9Ω·mm。比导通电阻Ron,sp=Ron×（Lsd+2×1µm），其中1µm为源/漏极欧姆金属扩展长度。可以得到Lgd=5µm、Lgd=10µm的增强型MIS-HFET器件比导通电阻分别为0.52Ω·cm2、1.18Ω·cm2。
图3 基于不同工艺的增强型器件比导通电阻与击穿电压对比图
图3为最近几年报道的基于不同工艺制备的增强型AlGaN/GaN HFET器件比导通电阻与击穿电压的参照对比图，图中所标注的µA/mm或mA/mm为器件达到击穿时所参照的电流标准。可以看出，本实验所制备增强型器件已达到国际领先水平。
工业界常用功率品质因数（Power figure of merit，Power FOM）来综合衡量功率器件的综合性能，Power FOM=BV2/Ron,sp。由本文的测试，我们可以得到Lgd=10µm的增强型MIS-HFET器件的功率品质因数高达626MW/cm2，这是现有报道中最高值之一。
表1为本实验所制备的基于两步刻蚀法的部分势垒层刻蚀的增强型MIS-HFET器件与最近几年报道的基于其他工艺的Si衬底增强型GaN功率器件性能对比表。表中主要参数有器件栅介质（Gate dielectric）、阈值电压（VTH）、最大输出电流（Id,max）、最大跨导（Gm,max）、开关比（Ion/Ioff ratio）、场效应迁移率（µFE）、导通电阻（Ron）、击穿电压（BV）、功率品质因数（FOM）。表中“-”表示该增强型器件结构未采用栅介质，表中NR意为该值未报道（Not Reported）。
从表中可以看到，基于本实验所提出的两步刻蚀法工艺和Al2O3/AlGaN/GaN MIS结构可以得到高性能的GaN功率器件，再次印证了完整的沟道量子阱和低的沟道晶格损伤对GaN功率器件性能有着决定性影响。而且，通过本实验我们认为通过进一步优化栅凹槽刻蚀条件，该增强型MIS-HFET器件性能可以得到进一步改善。
表1 Si衬底增强型GaN功率器件性能对比表
