基于应变迁移率模型对应变沟道AlGaN/GaN HEMT器件电子输运特性的研究

刘子玉, 陈永和, 马旺, 孙远远, 杨叶

桂林电子科技大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (06) : 431-438. DOI: 10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2023.06.011

基于应变迁移率模型对应变沟道AlGaN/GaN HEMT器件电子输运特性的研究

  • 刘子玉, 陈永和, 马旺, 孙远远, 杨叶
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摘要

为了进一步提升AlGaN/GaN HEMTs的电流特性,提出了一种在非栅下沟道插入InGaN弛豫层的应变GaN沟道AlGaN/5-nm-GaN/InGaN HEMT(SGC-HEMT)器件结构。通过Sentaurus TCAD仿真研究了SGC-HEMT器件电子输运特性。基于修正的应变迁移率模型,通过改变InGaN弛豫层的In组分调整沟道应变的大小,同时考虑了5-nm-GaN沟道应变和AlGaN势垒层的附加应变,讨论了极化诱导电子气分布与沟道应变的理论关系。仿真结果表明,应变的引入显著增加了器件的漏极饱和电流,当In组分为0.02时,应变GaN(GaNs)沟道层和AlGaN势垒层的拉伸应变为0.225%,SGC-HEMT的漏极饱和电流为0.914 A·mm-1,相比传统GaN/AlGaN HEMT的0.701 A·mm-1提高了30.63%;随着沟道拉伸应变的进一步施加,散射机制不断增强,漏极饱和电流和有效迁移率的增长趋于平缓,栅极泄漏也逐渐恶化。此外,由于栅极下方的沟道未施加应变,阈值电压基本不随应变而变化。最后,提取了不同拉伸应变下的有效迁移率,发现随着沟道拉伸应变的增加,低电场区的有效迁移率较高,而高电场区的衰减较慢。对应变沟道GaN HEMT电子输运特性的研究成果有利于进一步提高AlGaN/GaN HEMT的电学性能。

关键词

GaN/AlGaN / 2DEG / 应变沟道 / 有效迁移率 / 电子输运

中图分类号

TN386

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刘子玉, 陈永和, 马旺, 孙远远, 杨叶. 基于应变迁移率模型对应变沟道AlGaN/GaN HEMT器件电子输运特性的研究. 桂林电子科技大学学报. 2023, 43(06): 431-438 https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2023.06.011

基金

广西自然科学基金(2018GXNSFAA138025); 广西科技计划(AD18281037)

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