栅极关态应力在掺铁缓冲层的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中诱导的陷阱效应

摘要： 本文研究了蓝宝石衬底上具有铁掺杂缓冲层的钝化Al0.23Ga0.77N/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的陷阱特性。双脉冲电流-电压(I-V)测量清晰呈现了电流崩塌和慢速去陷阱瞬态特征。这归因于电子从栅极注入界面、Al0.23Ga0.77N势垒层及铁掺杂缓冲层中的陷阱。通过0.5μs、5μs、10μs、50μs和0.1ms多种脉宽，以及-6V和-8V的脉冲基线(VGS-Q,VDS-Q)幅值，我们空间分析了器件中主要陷阱的位置及相应去陷阱时间常数。发现三种不同类型陷阱：栅极下方界面处的快速陷阱（时间常数τ=12-16μs）、AlGaN势垒层中的中等陷阱（τ=0.12ms），以及高反向关态应力下铁掺杂GaN缓冲层中的慢速陷阱（τ=1.78ms）。因此在高压应用中，与缓冲层相关的深能级陷阱影响最为显著。