Регистрация / Вход
Прислать материал

Анализ ловушек в AlGaN/GaN HEMT по частотной дисперсии вольт-фарадных характеристик

ФИО: Кондратьев Е.С.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: Барышников Фёдор Михайлович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Полупроводниковой электроники и физики полупроводников

Академическая группа: ЭМЭ-10-1

В настоящее время полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT – High Electron Mobility Transistor) на основе селективно-легированных гетероструктур AlGaN/GaN являются одними из самых интересных с исследовательской точки зрения полупроводниковых приборов СВЧ диапазона. Благодаря большим значениям ширины запрещенной зоны, высокой теплопроводности нитрида галлия, высокой подвижности электронов в гетероструктуре AlGaN/GaN, а также высоким плотностям тока и большим напряжениям пробоя в получаемых приборах, HEMT на основе GaN нашли свое применение в мощных СВЧ-устройствах, а также в устройствах, предназначенных для работы в жестких эксплуатационных условиях, вытесняя аналогичные приборы на основе гетероструктур GaAs/AlGaAs[1].

Однако не всегда получаемые высокочастотные характеристики приборов отвечают прогнозируемым результатам. Возможной причиной таких несоответствий может являться наличие ловушек в гетероструктуре, которые могут вносить существенный вклад в работу транзистора на СВЧ.

На сегодняшний день в многочисленных исследованиях было предложено множество методов оценки воздействия ловушек на электрические характеристики приборов, включающих в себя фотоионизационную спектроскопию, DLTS (deep level transient spectroscopy), измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик приборов[2,3]. Такие исследования очень важны для сравнительно молодой и быстро развивающейся нитридной технологии, так как они позволяют оценивать качество проведенных операций и вводить корректировки в процесс производства приборов.

В данной работе использован метод определения концентрации ловушек, основанный на анализе вольт-фарадных характеристик, измеренных на разных частотах, также произведена оценка постоянных времен эмиссии. Измерения проводились с отрицательного напряжения на затворе, соответствующего «закрытому» состоянию транзистора, изменяя смещение сначала до «открытого» состояния и затем снова «закрывая» прибор. Анализ концентрации ловушек был проведен по изменению значений емкости, гистерезису прямой и обратной характеристики и сдвигу характеристики по напряжению. Такой комплекс измерений дает возможность оценивать качество полученных эпитаксиальных структур и процессов, проведенных в процессе производства прибора, а также позволяет установить физические явления, ответственные за изменения характеристик приборов при работе на СВЧ.

Список использованных источников:

1) Wide bandgap semiconductors for utility applications, L.M. Tolbert, B. Ozpineci, S.K. Islam, and M.S. Chinthavalli, Power and Energy Systems, 2003

2) Photoionization Spectroscopy in AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors, P. B. Klein, Journal of Applied Physics, 2002

3) Investigation of the interface between silicon nitride passivations and AlGaN/AlN/GaN heterostructures by C(V) characterization of metal-insulator-semiconductor-heterostructure capacitors, M. Fagerlind, F. Allerstam, E.Ö. Sveinbjörnsson, N. Rorsman, A. Kakanakova-Georgieva, A. Lundskog, U. Forsberg, and E. Janzén, Journal of Applied Physics, 2010