【器件论文】不同介电材料对射频和功率应用中带有 β-Ga₂O₃ 缓冲器和衬底的增强模式 AlGaN/GaN MISHEMT 性能的影响

        由印度KIT-Kalaignar Karunanidhi理工学院的研究团队在学术期刊 Journal of the Korean Physical Society 发布了一篇名为 Influence of diverse dielectric materials on the performance of enhancement-mode AlGaN/GaN MISHEMTs with a β-Ga₂O₃ buffer and substrate for RF and power applications（不同介电材料对射频和功率应用中带有 β-Ga₂O₃ 缓冲器和衬底的增强模式 AlGaN/GaN MISHEMT 性能的影响）的文章。

摘要

        该研究探讨了不同介电材料对采用 β 相氧化镓（β-Ga₂O₃）缓冲层与衬底的增强型 AlGaN/GaN 金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）性能的影响。通过使用多种介电材料(SiO₂ (ε_r = 3.9), SiN (ε_r = 7.5), Al₂O₃ (ε_r = 9.8), HfO₂ (ε_r = 25), La₂O₃ (ε_r = 27), and TiO₂ (ε_r = 80))作为栅极氧化物和表面钝化层，分析了这些材料对器件特性的影响及其在应用中需权衡的关键因素。β-Ga₂O₃ 具有宽禁带宽度（β 相为 4.8 eV），与 GaN（3.4 eV）兼容，相比传统 GaN 缓冲层或蓝宝石、碳化硅（SiC）等衬底，可制备更大尺寸晶圆，并具备更优的晶圆质量和更少缺陷。采用 SiO₂（TiO₂）作为电介质的器件在漏极电压 20 V时，漏极电流为 2.54（2.79）A/mm，跨导为 0.33（0.54）S/mm，截止频率为 47（21）GHz，导通电阻为 1.56（0.96）Ω·mm，击穿电压为 1012（1906）V，本征时间延迟为 0.84（0.68）皮秒。其中，使用 SiN（ε_r=7.5）绝缘体的器件表现出最高的 JFOM（V_BR×f_T）为 50.34 THz-V。该研究为下一代射频和功率应用中绝缘体材料的合理选择提供了重要依据。

原文链接：

https://doi.org/10.1007/s40042-025-01318-5