Cosa influenza il 2DEG del wafer HEMT AlGaN/GaN?

Cosa influenza il 2DEG del wafer HEMT AlGaN/GaN?

PAM-XIAMEN può fornire eterostruttura AlGaN/GaN HEMT, come GaN su wafer SiC HEMT, per ulteriori parametri del wafer, leggere:https://www.powerwaywafer.com/gan-wafer/gan-hemt-epitaxial-wafer.html.Sulla base del forte effetto indotto dalla polarizzazione e dell'enorme spostamento della banda di energia, l'interfaccia dell'eterostruttura del III-nitruro può formare un forte sistema di gas di elettroni bidimensionali ad alta concentrazione (2DEG) localizzato quantistico, diventando il sistema di materiale semiconduttore in grado di fornire la più alta concentrazione di 2DEG finora. La mobilità degli elettroni 2DEG è un parametro importante delle eterostrutture AlGaN/GaN e la sua ampiezza influenza direttamente le caratteristiche di frequenza e potenza degli HEMT AlGaN/GaN. Il 2DEG ha una forte dipendenza dalla composizione di Al nell'eterogiunzione, dallo spessore della barriera potenziale e dallo spessore dello strato del canale GaN.

1. Fattori d'influenza della concentrazione 2DEG nell'epitassia GaN HEMT

I fattori principali che influenzeranno la concentrazione di 2DEG sono i seguenti:

Al composizione: il fattore principale che determina la concentrazione di 2DEG; La densità di 2DEG sta aumentando con la composizione di Al mostrata in Fig. 1:

Fig. 1 Relazione tra densità 2DEG e composizione di Al nelle leghe AlxGa1-xN

Fig. 1 Relazione tra densità 2DEG e composizione di Al in AlxGa1-xleghe N

Spessore dello strato barriera AlGaN: un fattore importante che influenza 2DEG, vedere Fig. 2:

Fig. 2 Relazione tra 2DEG e lo spessore dello strato barriera AlGaN nella struttura AlGaN-GaN

Fig. 2 Relazione tra 2DEG e lo spessore dello strato barriera AlGaN nella struttura AlGaN/GaN

 

Doping dello strato barriera: può aumentare la concentrazione di 2DEG; la relazione tra la concentrazione di picco di 2DEG e la concentrazione di drogaggio in GaN quando vengono drogati diversi strati barriera, mostrata in Fig. 3:

Fig. 3 Concentrazione dei cambiamenti di 2DEG con il doping Concentrazione dello strato barriera

Fig. 3 Concentrazione dei cambiamenti di 2DEG con il doping Concentrazione dello strato barriera

2. Fattori che influenzano la mobilità del vettore 2DEG nel wafer GaN HEMT

La composizione di Al e lo spessore della barriera di AlGaN/GaN influenzeranno la mobilità dell'eterostruttura GaN HEMT, mostrata in Fig.4 e Fig.5.

Fig. 4 Il contenuto di Al influisce sulla mobilità dei wafer HEMT AlGaN-GaN

Fig. 4 Il contenuto di Al influisce sulla mobilità dei wafer HEMT AlGaN/GaN

Fig. 5 Variazione della mobilità del vettore con lo spessore dello strato barriera nella struttura HEMT AlGaN-GaN

Fig. 5 Variazione della mobilità del vettore con lo spessore dello strato barriera nella struttura HEMT AlGaN/GaN

Inoltre, i meccanismi di scattering influenzeranno la mobilità dei portatori nelle eterostrutture AlGaN/GaN includono principalmente:

Dispersione casuale della lega;

Diffusione delle impurità ionizzate;

Scattering della rugosità dell'interfaccia;

Diffusione fononica acustica;

E lo scattering ottico dei fononi polarizzato.

La mobilità elettronica della struttura HEMT AlGaN/(AlN)/GaN cambia con la temperatura a diversi meccanismi di scattering, i dettagli si prega di vedere la Fig. 6:

Fig. 6 Vari meccanismi di scattering e relazioni mobilità-temperatura nelle eterostrutture AlGaN-(AlN)-GaN

Fig. 6 Vari meccanismi di scattering e relazioni mobilità-temperatura nelle eterostrutture AlGaN/(AlN)/GaN

Il prodotto della concentrazione 2DEG e della mobilità determina le prestazioni del dispositivo, quindi per migliorare le prestazioni degli HEMT AlGaN/GaN, è necessario aumentare il prodotto della densità areale 2D e della mobilità. Tuttavia, è inevitabile che l'aumento della concentrazione di 2DEG porti spesso a una diminuzione della mobilità del vettore. Pertanto, deve bilanciare la relazione tra concentrazione 2DEG e mobilità del vettore.

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