Buffer leakage current in lateral AlGaN/GaN HEMT

• Autorzy: Glinkowski Mateusz , Paszkiewicz Bogdan , Paszkiewicz Regina

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2025.02.37

Warianty tytułu

PL

Prąd upływu bufora w lateralnym tranzystorze AlGaN/GaN HEMT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The current leakage through the buffer layer in AlGaN/GaN type HEMT (High Electron Mobility Transistor) is an important factor for creating semiconductor AIIIN based devices with predictable parameters. In this study the current flow and potential distribution in AlGaN/GaN heterostructures with two conducting channels and a buffer layer are investigated. The presence of the second conducting channel has a significant impact on the current flow, especially in the case of unintentionally doped semi-insulating GaN buffer layers or in the presence of a strong electric field.

PL

Upływ prądu przez warstwę buforową w tranzystorach HEMT typu AlGaN/GaN jest istotnym czynnikiem w wytwarzaniu elementów półprzewodnikowych na bazie materiałów z grupy AIIIN, o zadanych parametrach. W pracy przeanalizowano przepływ prądu i rozkład potencjału w heterostrukturach AlGaN/GaN z dwoma kanałami przewodzącymi i warstwą buforową. Obecność drugiego kanału przewodzącego ma znaczący wpływ na przepływ prądu, szczególnie w wypadku nieintencjonalnego domieszkowania półizolacyjnych warstw buforowych GaN lub w obecności silnego pola elektrycznego.

Słowa kluczowe

EN

buffer; AlGaN/GaN; HEMT; current leakage

PL

warstwa buforowa; AlGaN/GaN; HEMT; prąd upływu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 101, nr 2
• Strony: 161--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Glinkowski Mateusz

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Fotoniki I Mikrosystemów, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

• https://orcid.org/0000-0003-3105-3060

autor

Paszkiewicz Bogdan

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Fotoniki I Mikrosystemów, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

autor

Paszkiewicz Regina

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Fotoniki I Mikrosystemów, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

Bibliografia

• [1] M. Rais-Zadeh, A. Ansari, and Y. Cordier. “Gallium Nitride as an Electromechanical Material”. In: Journal of Microelectromechanical Systems 23.6 (2004), pp. 1252–1271. doi: 10 . 1109 / JMEMS . 2014 .2352617
• [2] T. Mimura et al. “A New Field-Effect Transistor with Selectively Doped GaAs/n-AlxGa1-xAs Heterojunctions”. In: Japanese Journal of Applied Physics 19 (1980), p. L225
• [3] T. Mimura. “Special Contribution Invention of High Electron Mobility Transistor (HEMT) and Contributions to Information and Communications Field”. In: Fujitsu Scientific and Technical Journal 54.5 (2018), pp. 3–8. doi: 10.1109/22.989961
• [4] H Amano et al. “The 2018 GaN power electronics roadmap”. In: Journal of Physics D: Applied Physics 51.163001 (2018), pp. 1– 48. doi:10.1088/1361-6463/aaaf9d
• [5] M.Wośko et al. “Optimization of AlGaN/GaN/Si(111) buffer growth conditions for nitride based HEMTs on silicon substrates”. In: Journal of Crystal Growth 414 (2015), pp. 248–253. doi: 10 . 1016 / j .jcrysgro.2014.10.048
• [6] S. Owczarzak, A. Stafiniak, and R. Paszkiewicz. “Two-stage reactive ion etching of AlGaN/GaN high electron mobility transistor type heterostructures”. In: Journal of Vacuum Science & Technology B 37.1 (2019), pp. 1–6. doi: 10.1116/1.5064778
• [7] M. Wośko et al. “Metalorganic vapour-phase epitaxy of AlGaN/GaN heterostructures on chlorine plasma etched GaN templates without buried conductive layer”. In: Materials Science in Semiconductor Processing 107 (2020), p. 104816. doi: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2019.10481.
• [8] J. P. Ibbetson et al. “Polarization effects, surface states, and the source of electrons in AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors”. In: Applied Physics Letters 77.2 (2000), pp. 250–252. doi: 10.1063/ 1.126940
• [9] O. Ambacher et al. “Two dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization in undoped and doped AlGaN/GaN heterostructures”. In: Journal of Applied Physics 87.1 (2000), pp. 334–344. doi: 10.1063/1.371866
• [10] B. Jogai. “Influence of surface states on the two dimensional electron gas in AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors”. In: Journal of Applied Physics 93.3 (2003), pp. 1631–1635. doi: 10. 1063/1.1530729
• [11] R. Vetury et al. “The impact of surface states on the DC and RF characteristics of AlGaN/GaN HFETs”. In: IEEE Transactions on Electron Devices 48.3 (2001), pp. 560–566. doi: 10.1109/16.906451
• [12] Brianna S. Eller, Jialing Yang, and Robert J. Nemanich. “Electronic surface and dielectric interface states on GaN and AlGaN”. In: Journal of Vacuum Science & Technology A 31.5 (2013), p. 050807. doi: 10.1116/1.4807904
• [13] W. Wojas and J. Wojas. “Elektronowe zjawiska zachodzące przy powierzchni półprzewodników oraz ich interpretacja dla różnych obszarów ładunku przestrzennego”. In: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej 56.3 (2007), pp. 21–45
• [14] Jos Mara Tirado, Jos Luis Sanchez-Rojas, and Jos Ignacio Izpura. “Trapping Effects in the Transient Response of AlGaN/GaN HEMT Devices”. In: IEEE Transactions on Electron Devices 54.3 (2007), pp. 410–417. doi: 10.1109/TED.2006.890592
• [15] M.J. Uren et al. “Punch-through in short-channel AlGaN/GaN HFETs”. In: IEEE Transactions on Electron Devices 53.2 (2006), pp. 395–398. doi: 10.1109/TED.2005.86270.
• [16] M.J. Uren et al. “Leaky Dielectric” Model for the Suppression of Dynamic RON in Carbon Doped AlGaN/GaN HEMTs”. In: IEEE Transactions on Electron Devices 64.7 (2017), pp. 2826–2834. doi: 10.1109/TED.2017.2706090
• [17] M. J. Uren et al. “Buffer transport mechanisms in intentionally carbon doped GaN heterojunction field effect transistors”. In: Applied Physics Letters 104.26 (2014), p. 263505. doi: 10.1063/1.4885695
• [18] X. D. Wang et al. “The Study of Self-Heating and Hot-Electron Effects for AlGaN/GaN Double-Channel HEMTs”. In: IEEE Transactions on Electron Devices 59.5 (2012), pp. 1393–1401. doi: 10.1109/TED.2012.2188634
• [19] P. B. Klein et al. “Current collapse and the role of carbon in AlGaN/GaN high electron mobility transistors grown by metalorganic vapor-phase epitaxy”. In: Applied Physics Letters 79.21 (2001), pp. 3527–3529. doi: 10.1063/1.1418452
• [20] Yang Wang et al. “High-resistivity nitrogen-polar GaN for GaN/AlGaN high electron mobility transistors by metalorganic chemical vapor deposition”. In: AIP Advances 11.11 (2021), p. 115301. doi: 10.1063/5.0063784. url: https://doi.org/10.1063/5.0063784
• [21] M. Glinkowski, B. Paszkiewicz, and R. Paszkiewicz. “The effect of the second conducting channel in AlGaN/GaN type HEMT heterostructures on the Hall measurements”. In: 7th International Conference on Advances in Electronics and Phonics Technologies (2019), pp. 59–62
• [22] Mateusz Glinkowski et al. “The Origin and Influence of Compensatory Current in AlGaN/GaN Type High Electron Mobility Transistor Heterostructures with Two Conducting Channels on the Hall Measurements”. In: physica status solidi (a) 217.9 (2020), p. 1900661. doi:https://doi.org/10.1002/pssa.201900661