臺灣國立交通大學已使用氮化鎵中間層(IL)來改善低成本硅上氮化銦鋁鎵(InAlGaN)阻擋層高電子遷移率晶體管(HEMT)的性能。該團隊聲稱,證明了InAlGaN勢壘HEMT結構中的第一個高電子遷移率性能。
到目前為止,與基于AlGaN和InAlN的器件相比,InAlGaN勢壘HEMT的遷移率較低,但研究經驗表明,GaNIL可以改善InAlGaN結構中的遷移率,并且硅的使用應降低材料成本。
研究人員使用硅襯底生長各種異質結構。InAGaN四元勢壘在875°C溫度和100Torr壓力下生長。GaNIL在相同壓力下于1080°C生長。通過在0-12s范圍內改變生長時間來改變厚度,從而得到五個標記為A-E的樣品。
研究提示IL的增長時間過長會導致InAlGaN勢壘的表面退化,適合進行“階梯流”生長,從而使表面更光滑,降低了樣品深處的界面粗糙度。更光滑的界面粗糙度將減少載流子散射,提高遷移率。
實驗中基于樣品A的HEMT在2V的柵源極電勢差和10V的漏極偏置下實現了943mA/mm的最大漏極電流密度,而樣品B的最大漏極電流密度為1490mA/mm。相比于樣品A的204mS/mm,樣品B的較高電子遷移率還導致在2V柵極時具有401mS/mm的更高的峰值非本征跨導。
研究人員為樣品B的HEMT性能更好提供了兩種可能的解釋:(1)由于界面粗糙度的改善,合金和界面粗糙度的散射得到了有效抑制,從而提高了GaN IL樣品的電子遷移率;(2)與直接在AlN上生長InAlGaN的樣品相比,由于InAlGaN和GaN之間的晶格失配較少,可以通過GaN IL改善InAlGaN勢壘層的晶體質量。
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