研究目的
研究AlGaN/GaN多纳米沟道高电子迁移率晶体管（HEMTs）中沟道电场和有效电子速度的增强。
研究成果
该多纳米晶高电子迁移率晶体管（MNC HEMT）因纳米沟道中形成强电场而展现出显著更高的有效电子速度，其接近氮化镓中的峰值饱和速度。这一发现对提升AlGaN/GaN HEMT器件性能及理解三维纳米沟道结构中的电子输运机制至关重要。
研究不足
该研究仅限于蓝宝石衬底上制备的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。增强机制可能因不同衬底材料或器件架构而异。
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AlGaN/GaN多纳米沟道高电子迁移率晶体管中沟道电场的增强
DOI：10.1063/1.5056194
期刊：Journal of Applied Physics
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
我们研究了蓝宝石衬底上制备的AlGaN/GaN多纳米沟道（MNC）高电子迁移率晶体管（HEMT）的漏极电流特性。实验发现，该MNC HEMT的电流值与同芯片上常规平面器件几乎相当——这一结果出人意料，因为MNC HEMT中AlGaN表面的实际栅极宽度仅为平面器件的20%。为解释实验现象，我们采用TCAD Sentaurus软件对平面和MNC HEMT进行了三维（3D）仿真，重点计算了不同纳米沟道宽度的MNC HEMT转移特性并与实验数据对比，仿真结果与实验高度吻合。由此揭示：MNC HEMT电流的异常表现源于栅极下方有效电子速度（ve）的增强效应。具体而言，其ve值达到常规HEMT的2.5倍（约2.44×10? cm/s），接近氮化镓材料饱和速度峰值（2.5×10? cm/s）。最终证实这种显著的速度增强源于纳米沟道内强电场的形成。本研究成果不仅适用于MNC结构，对理解AlGaN/GaN FinFET等其他具有三维纳米沟道的HEMT器件中电场与电子速度分布也具有重要参考价值。美国物理联合会出版社发布。
作者：
M. Matys，K. Nishiguchi，B. Adamowicz，J. Kuzmik，T. Hashizume
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