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基于GaN的GITs和HD-GITs中的热电子俘获与空穴诱导去俘获

DOI：10.1109/TED.2018.2877905 期刊：IEEE Transactions on Electron Devices 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 本文研究了无p漏极电极和有p漏极电极的栅极注入晶体管（GITs与混合漏极嵌入式GITs，简称HD-GITs）中的陷阱机制，这两种器件分别用于注入空穴以降低电荷俘获效应。我们对比了两种器件在关态和半开态下的表现，探究热电子对电荷俘获的促进作用。分析基于脉冲特性测试、瞬态测量及电致发光（EL）表征的综合结果，得出以下关键结论：1）当关态下诱发陷阱时，GITs与HD-GITs具有相当且可忽略的动态导通电阻（RON）；半开态条件下GITs出现显著动态RON上升，而HD-GITs相较关态未呈现额外陷阱效应；2）半开态下持续至VDS=500V的EL表征显示特征相似，表明两者的电场强度与热载流子密度相近，由此推断两组样品的热电子俘获速率相同，动态RON差异应源于不同的去俘获速率；3）瞬态RON测量证实关态填充的陷阱与半开态热电子填充的陷阱相同（激活能Ea=0.8eV，可能为碳氮复合体CN）；4）恒定偏压下的EL分析显示，GITs在VDS=300V偏置时漏极端发光信号随时间增强——该热电子俘获特征在HD-GITs中未观测到?；谑笛橹ぞ?，我们得出结论：半开态下GITs与HD-GITs的主要差异在于，通过p漏极空穴注入实现了更快的热电子去俘获速率。
作者： Elena Fabris，Matteo Meneghini，Carlo De Santi，Matteo Borga，Yusuke Kinoshita，Kenichiro Tanaka，Hidetoshi Ishida，Tetsuzo Ueda，Gaudenzio Meneghesso，Enrico Zanoni
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研究概述 实验方案

研究目的

研究无p漏极电极和有p漏极电极的栅极注入晶体管（GITs）中的陷阱机制，分别称为GITs和混合漏极嵌入式GITs（HD-GITs），用于注入空穴并减少电荷捕获效应。

研究成果

在HD-GIT器件中引入p型漏极注入结构有助于在关断态和半开态下注入空穴，从而改善电流崩塌现象。这是由于HD-GIT器件具有更强的陷阱释放能力，而非热电子捕获率差异所致（其热电子捕获率与常规GIT器件相同）。此外，研究结果表明：关断态和半开态条件下填充的陷阱类型相同，其激活能（Ea=0.8 eV）与替代碳缺陷特征一致。GIT与HD-GIT器件的区别体现在半开态条件下动态导通电阻(RON)的变化幅度——脉冲测试和瞬态测量显示，HD-GIT器件更快的陷阱释放速率不仅改善了脉冲测试中的电流崩塌，还降低了半开态恒压应力下的漏极边缘发光强度。

研究不足

与原始HD-GITs不同，测试结构未设置场板以允许EL测量。因此，本文报告的电流崩塌现象比最先进的HD-GITs更为显著。此外，本文采用的半导通应力条件远比实际开关工况严苛。

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