Механизмы захвата носителей в MIS-HEMT на основе GaN, выращенном на кремниевой подложке

В данной работе рассмотрены три доминирующих механизма захвата носителей, влияющих на динамические характеристики MIS-HEMT на основе GaN с двойной гетероструктурой, выращенного на кремниевой подложке. В состоянии OFF при высоком напряжении на стоке и пережатом двумерном электронном газе (2DEG) доминирующим механизмом является захват заряда в области доступа между затвором и стоком, вызванный поперечным потенциалом между стоком и подложкой. Этот эффект приводит к динамическому увеличению сопротивления во включенном состоянии (ON-resistance) и имеет положительную температурную зависимость, что представляет существенную проблему при работе при высоких температурах. В состоянии SEMI-ON из-за наличия высокого VDS и относительно высокого IDS возникает дополнительный механизм захвата, связанный с инжекцией горячих электронов из 2DEG в состояния ловушек, расположенные в буферном слое GaN или в барьере AlGaN. Этот механизм, критичный при жесткой коммутации, влияет как на сопротивление во включенном состоянии, так и на VTH. Наконец, при положительном смещении затвора (состояние перемещения затвора в область перенапряжения) происходит захват электронов в диэлектрическом слое или слоях затвора, что приводит к сильным метастабильным нестабильностям VTH.