Tranzistory založené na nitridových polovodičových heterostrukturách

Abstract

Byly připraveny a studovány tranzistory s vysokou elektronovou pohyblivostí (HEMT) s zabudovaným a indukovaným kanálem na bázi GaN s heteropřechodem AlGaN/GaN. Mód s indukovaným kanálem byl dosažen dvěma metodami potlačení hlavního kanálu při nulovém napětí na hradle: přidáním Mg dopované p-GaN vrstvy a přidáním InGaN vrstvou o různé tloušťce a molárním podílu In. Připravené vzorky byly charakterizovány Van der Pauwovou metodou, pomocí měření výstupních a přenosových charakteristik a pomocí CV měření. Kromě toho byla studována difúze Mg pomocí metody SIMS. Pro variantu p-GaN bylo úspěšně dosaženo provozu v režimu indukovaného kanálu. U vzorků s aplikovaným kladným napětím byl pozorován tzv. proudový kolaps. Difúze Mg byla úspěšně zastavena přidáním absorpční vrstvy u-GaN pod vrstvou p-GaN. Za pomoci analýzy voltampérových charakteristik a modelování pásových schémat byl navržen mechanismus transportu pro různá složení a tloušťky InGaN vrstvy.

GaN based depletion and enhancement mode high electron mobility transistors (HEMT) were prepared and studied with AlGaN/GaN heterojunction as the main channel. The e-mode operation was achieved using two methods of the main channel suppression at zero gate bias: the addition of Mg-doped p-GaN layer and addition of layer of varying thickness and In mole fraction. Prepared samples were characterized by the Van der Pauw method, output and transfer measurements and CV measurement. Additionally, the diffusion of the Mg was studied using the SIMS method. Enhancement mode operation was successfully achieved for the p-GaN variant. Current collapse degradation was observed in positively biased samples. Mg diffusion was successfully stopped by the addition of the absorption layer of the u-GaN under p-GaN layer. Transport mechanisms for different compositions and thickness of the InGaN layer has been proposed using I-V characteristics analysis and band diagram modelling.