【器件论文】与 κ-Ga₂O₃/GaN HEMT 的性能及基于 p-GaN 栅极的正常关断工作模式

        由无锡职业技术大学、南京大学、南京工业职业技术大学的研究团队在学术期刊 Micro 发布了一篇名为 Performance of κ-Ga₂O₃/GaN HEMTs and Normally off Operation by p-GaN Gate（κ-Ga₂O₃/GaN HEMT 的性能及基于 p-GaN 栅极的正常关断工作模式）的文章。

摘要

        κ 相氧化镓（κ-Ga₂O₃）因其超宽带隙、显著的自发极化和独特的铁电性，已成为下一代电子器件的有前景的材料。该团队通过数值模拟研究了 κ-Ga₂O₃/GaN 异质结金属绝缘体金属隧道（HEMT）的二维电子气（2DEG）特性和器件性能。由于强烈的极化效应，κ-Ga₂O₃/GaN 异质结构表现出显著增强的 2DEG 密度（约 1.05×10¹⁴ cm⁻²），比传统 AlGaN/GaN HEMT 高出近一个数量级。对于 25 nm 的势垒厚度，κ-Ga₂O₃/GaN HEMT 在 V_GS=2 V 时表现出最大漏电流密度（I_D,max）为 4.40 A/mm，峰值跨导（g_m,max）为 0.45 S/mm，同时亚阈值摆幅（SS）陡峭，为 63.2 mV/decade。此外，该团队发现阈值电压的绝对值随势垒厚度的增加而增加，峰值跨导随势垒厚度的增加而减小。当厚度达到 40 nm 时，2DEG 密度达到饱和，为 1.12×10¹⁴ cm⁻²。此外，通过在 κ-Ga₂O₃/GaN 异质结构中引入 p 型 GaN 覆盖层，实现了常关操作，当受主浓度超过 8.0×10¹⁷ cm⁻³ 时，阈值电压为正。这些结果凸显了 κ-Ga₂O₃/GaN 异质结构在高性能电力电子应用中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.3390/micro6030048