
【国际论文】用于高电子迁移率晶体管的外延 κ-Ga₂O₃/GaN 异质结构
日期:2023-07-14阅读:213
氮化镓基高电子迁移率晶体管在功率器件领域具有十分重要的应用价值,经过二十余年的研究,氮化镓/氮化镓基高电子迁移率晶体管(HEMTs)已经取得了重大研究进展,但 HEMTs 的性能仍受到限制。近期,韩国浦京国立大学 Ha Young Kang 研究团队和韩国崇实大学 Geonwook Yoo 研究团队合作提出了一个将极性栅极电介质与 GaN HEMTs 相结合来改善二维电子气通道的片电阻和栅漏极之间场分布的策略。该研究通过在 Al0.26Ga0.74N/GaN HEMTs 上外延生长κ-Ga2O3作为单晶栅极介质,有效提高了HEMT的性能。与采用非晶 Al2O3作栅极电介质的基准器件相比,κ-Ga2O3-HEMTs 器件表现出更加优异的电学特性。这项工作揭示了κ-Ga2O3的本征极化特性,证明了κ-Ga2O3与氮化物的结合可以有效提高其电学性能。相关研究成果以“Epitaxial κ-Ga2O3/GaN heterostructure for high electron-mobility transistors”为题发表在Materials Today Physics上。
内容摘要
近年来,氮化镓电源技术,特别是氮化镓/氮化镓基高电子迁移率晶体管(HEMTs)取得了重大进展。然而,由于导通电阻和击穿电压的平衡制约,HEMTs 的性能仍然受到限制。将极性栅极电介质与 GaN HEMTs 集成在一起可以有效改善二维电子气通道的片电阻和栅极以及漏极之间的场分布。正交型的 κ-Ga2O3 在 GaN 上外延生长时具有强极性和高介电性。在 GaN HEMTs 上成功集成晶状 κ-Ga2O3 后,与采用非晶 Al2O3 栅极电介质的基准器件相比,其沟道片电阻降低了 20%,截止频率从 4.8 GHz 增加到 9.1 GHz。此外,通过减小栅极-漏极区的峰值电场,κ-Ga2O3 的介电性能使击穿电压从 354 V 提高到 380 V。
原文链接:DOI: 10.1016/j.mtphys.2023.101002