Идентификация ловушек в буферном слое и на поверхности Fe-легированных HEMT AlGaN/GaN с использованием частотных дисперсионных свойств Y21

Влияние ловушек в буферном слое и на поверхности на низкочастотные (НЧ) Y-параметры Fe-легированных транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT) AlGaN/GaN исследовано экспериментально и методом моделирования. Для дополнения исследования процессов захвата также выполнена характеризация переходных процессов тока стока (DCT). Измерения Y22 и DCT выявили наличие электронной ловушки с энергией 0,45–0,5 эВ в структуре HEMT. В то же время по дисперсионным свойствам НЧ Y21 в том же приборе идентифицированы два электронных ловушечных состояния с энергиями 0,2 и 0,45 эВ. Моделирование Y-параметров выполнено в Sentaurus TCAD для определения пространственного расположения ловушек. В качестве эффективного подхода физические модели TCAD калибровали путем согласования смоделированных вольт-амперных характеристик (I–V) с экспериментальными данными постоянного тока. Исследовано влияние энергетического уровня поверхностных доноров и концентрации ловушек на плотность двумерного электронного газа (2DEG). Валидированные результаты моделирования Y21 указывают на наличие акцептороподобных ловушек на уровне EC − 0,45 эВ в буфере GaN и поверхностных донорных состояний на уровне EC − 0,2 эВ на границе раздела GaN/нитрид. Таким образом, показано, что низкочастотные характеристики Y21 могут способствовать дифференциации дефектов, расположенных в буферной и поверхностной областях, тогда как DCT и Y22 преимущественно чувствительны к ловушкам в буферном слое.