Экспериментальное и теоретическое исследование кинк-эффекта в силовых HEMT GaN-на-Si с легированием углеродом при изменении напряжения на подложке и температуры

В работе подробно исследован кинк-эффект в выходных характеристиках HEMT GaN-на-Si с легированием углеродом и длиной затвора 2,5 мкм. Этот эффект связывается с механизмом высвобождения захваченных носителей под действием горячих электронов, зависящим от напряжения на подложке. Определяющую роль играют ловушки акцепторного типа, введённые легированием углеродом в буферный слой, поскольку приборы, одновременно изготовленные на эпитаксиальной структуре без легирования углеродом, не демонстрируют кинк-эффекта независимо от напряжения на подложке. Измерения с обратным управлением затвором показали, что захват заряда в буферном слое индуцирует отрицательный потенциал, который усиливает высвобождение захваченных носителей и, следовательно, увеличивает кинк-эффект. После выдержки прибора при положительном напряжении на подложке 50 В увеличение максимальной амплитуды кинк-эффекта и динамического сопротивления во включённом состоянии (R_dyn,ON) составило 325% и 63% соответственно. Исследования температурной зависимости показали немонотонное изменение как напряжения возникновения кинк-эффекта, так и его амплитуды при смещённой и плавающей подложке. Кроме того, было установлено, что перекрёстные помехи между подвергнутым стрессовому воздействию мощным прибором и маломощным прибором на высокоомной кремниевой подложке усиливают кинк-эффект. После выдержки высоковольтной контактной площадки при напряжении 175 В в условиях плавающей подложки наблюдалось десятикратное увеличение амплитуды кинк-эффекта. Напротив, при заземлённой подложке существенного изменения амплитуды кинк-эффекта не наблюдалось.