Влияние углерода в буферном слое на силовые GaN-on-Si- и ВЧ GaN-on-SiC HEMT-транзисторы

В статье рассматривается влияние легирования буферного слоя на критически важные характеристики транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе GaN, включая коллапс тока и динамическое сопротивление во включенном состоянии RON. Основное внимание уделено влиянию углерода, который либо целенаправленно вводится в силовые переключатели GaN-on-Si, либо присутствует в качестве фоновой примеси в ВЧ-устройствах GaN-on-SiC, легированных железом. Общим результатом является то, что углерод придает эпитаксиальному буферному слою p-тип проводимости, вследствие чего он электрически изолируется от двумерного электронного газа p–n-переходом. Моделирование с учетом утечки тока вдоль дислокаций показывает, что с его помощью можно объяснить широкий спектр экспериментальных наблюдений, включая динамическое сопротивление RON и сложную временную зависимость переходных процессов тока стока в силовых переключателях. В устройствах GaN-on-SiC с ВЧ-режимом работы можно объяснить коллапс тока, динамику тока стока, эффект излома, импульсные вольт-амперные характеристики и распределение электрического поля в зазоре затвор–сток.