【器件论文】采用 Al₂O₃ 介质的 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT器件线性度与开关性能提升

        由印度LNM信息技术学院的研究团队在学术会议2025 IEEE International Conference on Computer, Electronics, Electrical Engineering & their Applications (IC2E3)发布了一篇名为 Improved Linearity and Switching Performance of AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT using Al₂O₃ Dielectric（采用Al₂O₃ 介质的 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 器件线性度与开关性能提升）的文章。

摘要

        本研究提出了一种采用 Al₂O₃ 作为介质层的 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 设计。由于 AlN 与 Ga₂O₃ 的宽带隙特性，其异质结构可形成高迁移率二维电子气（2-DEG）。器件的最大输出电导率测得为 0.3 S/m。较高的跨导（g_m）保证了其在高频操作和高效功率开关中的应用潜力，同时跨导的一阶与二阶导数（g_m²、g_m³）为器件的线性度与失真特性提供了重要参考，这对模拟及射频应用至关重要。实验中跨导及其一阶、二阶导数的峰值分别为 0.12 S、0.06 A/V² 和 0.12 A/V³。在 β-Ga₂O₃ MOSHEMT 中，开/关电流比（I_ON/I_OFF）是实现高效开关和低功耗的关键参数。其较低的亚阈值摆幅（SS）使器件具备更快的开关速度和更低的功率损耗。阈值电压（V_th）的优化对平衡导通电流和关断漏电流同样至关重要。基于技术计算机辅助设计（TCAD）的仿真结果预测了适用于器件操作的亚阈值摆幅与阈值电压。上述结果表明，AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 技术在功率开关应用中展现出良好的应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/IC2E365635.2025.11166744