【器件论文】面向高频高效功率应用的场板优化纳米 AlN /β-Ga₂O₃ MOSHEMT器件

        由印度米塔尔信息技术学院的研究团队在学术期刊 Physica Scripta 发布了一篇名为 Field-plate engineered nano-AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMTs for high frequency and high efficiency power applications（面向高频高效功率应用的场板优化纳米 AlN /β-Ga₂O₃ MOSHEMT器件）的文章。

摘要

        该文章提出了一种针对传统无场板（non-field plate）与带场板（field plate）结构的 AlN/β-Ga₂O₃ 金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOSHEMT）的优化设计方案。透明的超宽带隙材料 β-Ga₂O₃ 在提升器件性能和效率方面起着关键作用，使其成为取代 GaN 和 SiC 在高功率应用中的有力候选材料。

        对比分析显示，带场板与不带场板的 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 在关键的功率与线性参数方面存在显著差异。AlN 与 β-Ga₂O₃ 的宽禁带特性，以及 AlN 的强极化效应，使该材料体系极具吸引力，适用于高功率电子器件。

        引入场板的 MOSHEMT（FP-MOSHEMT）展现出较高的截止频率（cut-off frequency），并在直流（DC）、射频（RF）以及线性度方面均表现优异。该器件还展现出显著的二维电子气（2DEG）密度，n_s 高达 10¹³ cm^-2。其输出功率达到 25.36 dBm，增益为 14.39 dB，功率附加效率（PAE）达到 49.5%。

        为了全面评估器件的线性性能，本文通过深入仿真分析了跨导特性及其高阶导数（至三阶）。研究内容包括关键线性参数如 VIP2、VIP3、IIP3 和 IMD3。同时还分析了二次与三次谐波失真参数（HD2 与 HD3），结果表明器件具备更高的动态范围和更低的干扰。

        这些研究成果表明，AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 由于其优越的线性性能，在高功率器件领域具有广阔的应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1088/1402-4896/adc5b4