【国际论文】通过探索不同的背势垒分析β-Ga₂O₃ 上 AlN/GaN HEMT 的性能： 针对先进射频功率应用的调查研究

        近期，由印度马哈林格姆博士工程技术学院的研究团队在学术期刊Journal of Electronic Materials发布了一篇名为Performance Analysis of AlN/GaN HEMTs on β-Ga₂O₃ Through Exploration of Varied Back Barriers: An Investigative Study for Advanced RF Power Applications（通过探索不同的背势垒分析β-Ga₂O₃ 上 AlN/GaN HEMT 的性能： 针对先进射频功率应用的调查研究）的文章。

摘要

        在β-氧化镓（β-Ga₂O₃）晶圆上采用各种背势垒（BB）材料的氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）引起了相当大的关注，这主要是由于大量电子被限制在量子阱中，从而实现了优异的片电荷密度，进一步提高了射频性能。本研究调查了Fe掺杂的AlGaN缓冲层AlN/GaN HEMTs在β-Ga₂O₃晶圆（衬底）上的不同BB材料的作用，其中栅源（L_GS）和栅漏（L_GD）距离分别为0.4 µm和1.2 µm。与传统衬底（如碳化硅和硅）相比，β-Ga₂O₃衬底更为经济实惠，可用于大尺寸晶圆，并且与AlGaN合金的晶格失配较小（0.4–2.4%）。此外，还分析了栅极长度缩放（Lg = 50 nm、100 nm和150 nm）对所提出的HEMT器件的影响。通过引入BB结构，可以减轻短通道效应，避免阻挡层进一步缩小。采用厚度100 nm的p-金刚石BB，Fe掺杂的AlGaN缓冲层矩形栅AlN/GaN HEMT Lg = 50 nm结果显示最大I_D为5.23 A/mm，g_m为1723 mS/mm，f_T为361.6 GHz。由于电荷载体大量限制到量子阱中和引入BB结构和Fe掺杂的AlGaN缓冲层实现的低漏电流，可以实现这种优越的DC/RF性能。凭借这一出色性能，所提出的 HEMT 器件有望成为下一代射频应用的候选器件。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s11664-024-11100-1