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AlGaN缓冲层凹槽栅MOS-HEMTs直流特性

  AlGaN缓冲层的凹槽栅型MOS-HEMT器件结构参数为:栅源间距Lgs=0.9μm,栅长Lg=0.5μm,栅宽为50um。MOS结构的栅介质为ALD原子层沉积生长的氧化铝5nm,而凹槽栅结构是在生长栅介质之前通过Cl基刻蚀形成3nm深度的凹槽栅,同时在Cl基刻蚀后还有氧等离子体预处理来修复由于刻蚀造成的损伤。
 
  图1所示,AlGaN缓冲层的凹槽栅型MOS-HEMT器件的最大饱和电流较小,才600多mA/mm,远小于常规GaN为缓冲层的AlGaN/GaN HEMTs的最大饱和电流。这是由于AlGaN代替了GaN作为缓冲层,这样AlGaN/GaN/AlGaN的极化效应强度要小于AlGaN/GaN的,从而二维电子气浓度有所减小,导致器件的最大饱和电流的降低。在漏压为10V时,器件的最大跨导值为225mS/mm,阈值电压为-1V,在漏压为3V时,跨导仍有150mS/mm,器件的栅压有较宽的工作范围。
AlGaN缓冲层凹槽栅MOS-HEMTs器件的输出转移特性 
图1 AlGaN缓冲层凹槽栅MOS-HEMTs器件的输出转移特性。
 
  如图2所示,通过使用AlGaN作为缓冲层,会在器件沟道二维电子气的背势垒处拉高势垒高度,从而提高二维电子气的限域性,限制了热电子发射效应,减小栅正反向泄漏电流。可见背势垒结构的AlGaN缓冲层对器件关态特性和肖特基栅特性有着显著效果。但由于减小了异质结的极化强度,减小了二维电子气的浓度,所以这种结构应该择中选择。
比较两种缓冲层结构的MOS-HEMTs器件的栅泄漏特性 
图2 比较两种缓冲层结构的MOS-HEMTs器件的栅泄漏特性。

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