【器件论文】以 Ga₂O₃ 为背势垒的增强模式工作 AlGaN/GaN MIS-HEMT 器件的性能分析

        由印度班纳里安曼理工学院的研究团队在学术会议International Conference on Devices, Circuits and Systems (ICDCS)发表了一篇名为Performance Analysis of an Enhancement Mode Operated AlGaN/GaN MIS-HEMT Device with Ga₂O₃ as a Back Barrier（以 Ga₂O₃ 为背势垒的增强模式工作 AlGaN/GaN MIS-HEMT 器件的性能分析）的文章。

摘要

        由于氧化镓具有良好的材料固有特性，过去十年来的快速技术进步将其推向了超宽带隙半导体技术的前沿。在这项工作中，我们提出了一种以Ga₂O₃为背势垒的增强模式操作的凹栅 AlGaN MIS-HEMT 器件结构。Ga₂O₃的宽带隙减少了半导体界面附近的捕获态，改善了载流子传输，从而提高了饱和电流和跨导。在器件中使用 β-Ga₂O₃ 背势垒层可形成势阱，从而提高载流子浓度，改善电子迁移率，从而提高片电荷密度。在这项工作中，我们比较了以Ga₂O₃ 背势垒为特征的 MIS-HEMT 器件和以 AlGaN 为背势垒的传统 MIS-HEMT 结构，并分析了其直流和射频特性。通过 TCAD 仿真获得的拟议 Al 0.15 Ga 0.85 N/GaN/Ga₂O₃器件的数值结果显示，其 I_ds 为 0.84 A/mm，V_BD 为 1012 V，R ON 为 6.45 ohm.mm，f_t 为 34 GHz，f_max 为 84 GHz，g_m 为 0.25 S/mm，V_TH 为 3.02 V。研究结果表明，加入Ga₂O₃作为背势垒、优化层厚度和采用凹入式栅极结构共同改善了器件的直流和射频特性，使其适用于高频和大功率应用。

DOI：  

doi.org/10.1109/ICDCS59278.2024.10560700