【器件论文】利用基于等离子体辅助分子束外延的超高真空沉积技术制造调制掺杂的 β-(AlₓGa₁₋ₓ)₂O₃/Ga₂O₃ 三金属场效应晶体管并确定其特性

        近期，由印度SRM科学技术研究所的研究团队在学术期刊Journal of Materials Science: Materials in Electronics发布了一篇名为Fabrication and characterization of modulation-doped β-(Al_xGa_1-x)₂O₃/Ga₂O₃ tri-metal FET utilizing ultra-high vacuum deposition based on plasma-assisted molecular beam epitaxy（利用基于等离子体辅助分子束外延的超高真空沉积技术制造调制掺杂的 β-(Al_xGa_1-x)₂O₃/Ga₂O₃ 三金属场效应晶体管并确定其特性）的文章。

摘要

        本研究探讨了以β-Ga₂O₃为衬底材料的调制掺杂场效应晶体管 (MOD-FET) 的设计，主要聚焦于自加热效应对电子迁移率的影响。本文提出了一个模型，考虑了温度和掺杂对β-Ga₂O₃中电子迁移率的影响。此外，还提供了温度和晶体取向对β-Ga₂O₃热导率的估算。文章展示了使用三金属场效应晶体管 (TMG) 架构的调制掺杂 β-(Al_xGa_1-x)₂O₃/Ga₂O₃ 的实际案例，其中导带间的能级差异和势垒层中不期望通道的存在决定了该结构中的最大片载流子密度。这些通道促使电子从β-Ga₂O₃量子阱的上部和底部传输。通过调制掺杂，所提出的结构在常温下表现出250 mA/m的极限漏极电流、40 ms/m的峰值电导率和10.0 V的潜在值。通过使用Atlas Silvaco TCAD仿真，将三金属栅极(TMG)装置的电气特性与双金属栅极(DMG)装置进行了对比，结果表明，所提出的TMG器件在导电性、电流增益截止频率和能量增益截止频率方面具有更高的效率。设计的架构通过三金属栅极结构有效地控制了通道，测得的电场最大值显示其在0.2mm栅极长度下达到45.5/50.5 GHz的峰值频率。该研究结果展示了β-(Al_xGa_1-x)₂O₃/Ga₂O₃ 结合三金属FET架构在高功率射频操作中的潜在应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1007/s10854-024-13430-6